尽管人类的眼睛十分长于分辩颜色，但不同的人却可能对相同的颜色有不同的描绘，也便是说，经过言语上的描绘，关于需求准确颜色侦测与办理的场合来说并不恰当。较好的处理办法是选用经由恰当校准的颜色感测设备，以数字的办法来表明颜色，这类设备可所以贵重的实验室级分光光谱仪到如Avago所推出的经济型RGB颜色传感器。
Avago丰厚多样的颜色传感器产品能够满意现在实践颜色感测与丈量运用的可行处理方案，而这篇文章的首要意图便是供应有关颜色认知、丈量与规范的深化探讨，并解说怎么运用颜色传感器所供应的信息，最终咱们也将评论Avago的RGB颜色传感器产品，并解说它们在各种不同颜色感测运用中怎么运用。
颜色的认知
在深化电子器件怎么感测颜色的理论之前，咱们首要要了解人类怎么感触颜色。根本上，颜色是光源、物理以及观察者之间互动反响的成果，在反射光的状况下，落在物体上的光会依外表特性，例如反射或穿透等遭到反射或吸收，举例来说，赤色的纸张会吸收大部分光谱中的绿色与蓝色成分，而将其间的赤色部分加以反射，使得它对观察者来说就变成赤色，而在自体发光的物体上，根本原理相同，也便是光会抵达人类的眼睛，并经过眼睛的接纳经过神经体系与大脑加以解说。
人类的视觉体系能够侦测大约由400nm(紫色)到700 nm(赤色)的电磁光谱，一起，能够主动针对不同的照明状况与颜色饱和度(纯色对白色的份额)加以调整。尽管杆状细胞的光感测单元能够在广大的照明规模下运作，并供应快速的感应，但这些杆状细胞却无法侦测颜色，而是由称为锥状细胞的光感测单元供应高分辩率的颜色印象，人类有3组别离针对红(580 nm)、绿(540 nm)与蓝(450 nm)具有最高灵敏度的锥状细胞，任何坐落可见光谱中波长的光将给予一或多个3组锥状细胞不同程度的影响，而咱们对颜色的感知便是经由视神经与大脑处理往后的信息。
明显地，具有正常颜色视觉才能的人类，一般在面对相同波长混和的光源时会感触到相同的颜色。科学实验也证明人类的眼睛能够精细地分辩出不同颜色间的纤细差异，总数大约能够高达1,000万种，问题是咱们根本上并没有满意的词汇来描绘这么多不同的颜色。
颜色丈量的原理
图1中显现，人类眼睛关于颜色的感知以及选用仪器或传感器进行颜色丈量的根本原理，感测设备可所以高阶设备，例如分光光谱仪，或是经CIE调校的开麦拉，也可所以较低端的组件，例如RGB颜色传感器等。
在丈量仪器上，根本有两种常见的不同型态，别离为比色法与光度法。选用比色法的，设备需具有3个滤光片的传感器来丈量物体外表的光，请见图1(B)，一般传感器会经由最佳化以便能够准确地重现人类眼睛的反响，输出则以CIE的X、Y、Z三重影响值来表明。
图1(C)中的比色法运用多个传感器，来丈量很多狭隘波长规模上的颜色，接着仪器中的微电脑将成果积分来核算颜色数据。
图1(D)中的Avago颜色传感器为调配3个滤光片的组件，供应比色法办法的丈量，传感器的输出可所以VR、VG与VB这3个电压，或经过模仿数字转化后的R、G、B数值。
颜色传感器的运作原理
颜色传感器首要有3种不同类型，别离为光转化成光电流、光转化成模仿电压以及光转化成数字输出等，前者仅代表实践光传感器的输入部分，因为未经处理过的光电流信号适当弱小，因而有必要加以扩大，以便将它转化到可运用的位准巨细。因而，大部分实践运用的模仿输出颜色传感器，最少都会整合一个转阻扩大器来供应电压输出。
将光信号转化为模仿电压输出的颜色传感器，一般调配颜色滤光的系列光二极管以及内建电流到电压转化电路(一般为转阻扩大器)所组成，请见图2，每个光二极管上所感触到的光会被转化成一个光电流，巨细则依亮度以及经滤光后的光波长而定。假如没有滤光片，规范的硅质光二极管根本上能够侦测由紫外线到可见光规模的波长，最高向应值则在光谱近红外线部份的800 nm与950 nm规模处。红、绿、蓝穿透式颜色滤光片能让光二极管的光谱呼应，并进行调整与最佳化，规划杰出的滤光片将能够带来适当挨近人类眼睛的光谱呼应，而光二极管所发生的光电流，则运用一个电流到电压转化器转化成为VRout、VGout与VBout输出。
在颜色感测方面，首要有两种方式：反射式与穿透式。
反射式感测
在进行反射式感测时，颜色传感器会侦测由物体外表所反射的光，这时光源与颜色传感器被组织挨近受测方针的外表，由光源，如白炽灯、荧光灯、白光LED或经调整的RGB LED模块等宣布的光经外表反射，并经过颜色传感器加以丈量。外表反射光的颜色为外表自身颜色的函数，例如当白光照射在赤色外表时，反射光为赤色，反射的赤色光进入颜色传感器后会发生R、G、B输出电压，经过对这3个电压值进行解析，就能决议侦测到的颜色颜色，因为3个输出电压会跟着反射光的强度线性添加，因而颜色传感器也一起丈量了物体外表的反射才能。
穿透式感测
以穿透式方式运作时，传感器被组织在面对光源处，颜色传感器调配滤光片的光二极管数组会将进入光信号转化成R、G、B光电流，接着扩大并转化为模仿电压。因为光信号的一切3个输出值都会跟着光的强度线性添加，因而传感器可丈量光的颜色以及全体的强度。
穿透式感测能够用来决议通明介质，例如玻璃或通明塑料、液体或气体的颜色，在这类运用中，光会在进入颜色传感器前经过通明介质，因而通明介质的颜色就能够由颜色传感器的电压来决议。
颜色传感器输出值的阐明
颜色传感器的3个模仿电压输出可用来直接操控硬件或转化为数字值，以供数字处理器进行数据剖析。颜色与亮度的信息能够由这些数字值获得。
在描绘颜色与亮度时有两种办法：
I 矩阵法
这个办法合适需求分辩许多颜色时，首要由以下的矩阵方程式来进行。
其间X、Y、Z别离代表CIE的三重影响值以及颜色传感器的RGB数字输出值。
经过事前经过丈量的参阅颜色，并对每个规范X、Y、Z获得传感器的RGB值，矩阵常数C00, C01, C02, C10, C11, C12, C20, C21与C22由这些已知规范值所决议，当这些矩阵常数确认后，不知道颜色的X、Y、Z值就能够由RGB数字感测值核算获得。
II 查表法
这个办法适用于只需分辩几个参阅颜色的场合，首要包含亮度信息的参阅颜色时，传感器值在校按时就先行获得，接着再决议亮度信息是否重要，假如亮度信息重要的话，那么就运用实践的颜色传感器值进行剖析。
假如对运用来说亮度信息并不重要，那么在调校时，就先获得参阅颜色在红、绿与蓝感测值间的份额，并在测验时进行不知道颜色的丈量，份额经过选用一个选定颜色作为一切丈量的根底，例如，选用绿色时，份额就能够经过将传感器丈量值除以绿色值加以丈量，因而所获得的绿色值永远为1。举例来说，假如Rn、Gn与Bn分，其间n = 1, 2, 3… N别离代表了一切N个参阅颜色的颜色感测丈量值，那么份额就能够表明为：
, n = 1,2,3, …N.
事实上咱们也能够运用赤色或蓝色做为基准，至于选用哪一种颜色根本上依个人喜爱而定。
不知道颜色如最挨近特定参阅颜色时，那么就能够假设为该参阅颜色值，也便是说，不知道颜色以及特定参阅颜色间的距离为与其它参阅颜色间最小，而不知道颜色与参阅颜色间的距离则能够由以下的方程式表明：
A) 假如亮度信息重要时
距离 =
B)假如亮度信息不重要时
=
距离
=
请注意：
1.其间(Ru, Gu, Bu)为不知道颜色感测值。
2.(Rr, Gr, Br)为参阅颜色感测值。
3.在亮度不重要的场合，能够运用一个传感器通道，例如绿色作为基准点。
根本上，一般会为每个参阅颜色拟订最大距离约束，以防止接纳到不在参阅颜色规模内的颜色值，不同参阅颜色的最大约束则依所需的准确度而有所不同。
不同颜色传感器型式的比较
▲ 光到光电流通化器
光到光电流通化器根本上只包含一个光二极管，或是调配滤光片的光二极管来将光信号转化为光电流，一起能够经过外部电路将光电流通化为份额电压输出，接着这个电压能够再经过模仿数字转化器转化成数字型式，并供应给微控器。
长处：
● 带来规划弹性，扩大器的增益与频宽，以及模仿数字转化器的速度与分辩率可依不同运用挑选
价值：
● 额定的拼装本钱
● 添加规划杂乱度
光到光电流通化器合适需求较短反响时刻、客制化增益与反响速度调整，而且能够在不同光源状况下运作的运用。
▲ 光到模仿电压转化器
光到模仿电压转化器包含调配滤光片的光二极管数组，并整合一个转阻扩大器，需调配外部电路将模仿电压转化为数字输出，再送到数字信号处理器。
长处：
● 简化外围电路规划
● 改进空间运用功率
● 下降拼装本钱
价值：
● 反响时刻由内建电流电压转化器，如转阻扩大器决议
● 需求额定的模仿数字转化器将电压输出转化为数字型式
光到模仿电压转化器合适需求较短规划周期、较快上市时程、光源状况与空间运用功率较为确认的运用。
▲ 光到数字电压转化器
光到数字电压转化器包含调配RGB滤光片的光二极管数组、一个模仿数字转化器以及做为通讯与灵敏度操控的数字中心电路，输出能够经过如两线式串行接口直接与微控器或其它逻辑操控电路介接，以进跋涉一步的信号处理，不需任何其它组件。
长处：
● 供应抗噪声搅扰才能
● 简化外围电路规划
● 改进空间运用功率
● 下降拼装本钱
价值：
● 与微控器或PC介接，只能经过两线式串行接口方式进行
● 反响时刻由内建模仿与数字电路决议
● 模仿数字转化的分辩率固定
光到数字输出转化器合适需求抗噪声搅扰才能、更短规划周期、更快上市时程、光源状况与空间运用功率较为确认的运用。
Avago Technologies的颜色传感器产品
Avago供应一系列丰厚广泛的颜色传感器产品来满意显现、照明、工业、消费性与医疗运用商场范畴的各种多样化需求，并供应模仿与数字方式处理方案。
I.模仿RGB颜色传感器
● 调配RGB滤光片的光二极管
● 整合转阻扩大器供应线性模仿电压输出
● R、G、B通道独立增益挑选
● 供应模块或组件挑选
▲ HDJD-S831-QT333
● 采 5mm x 5mm x 2mm外表黏着式QFN-16包装颜色传感器、平面弹性连接器以及安装在印刷电路板上去耦合电容所组成的模仿式颜色传感器模块。
● 供应R、G、B通道4个不同增益巨细挑选。
● 传感器光谱呼应针对RGB LCD背光运用最佳化。
● 具有侦测色度漂移的杰出才能，调配闭回路回授操控器时，能够调整背光体系完成杰出的du’v’效能体现。
● 方针运用包含发射式显现的白光点操控、环境照明与工业制程中的颜色操控。
● 动态规模：30 klux～60 klux。
▲ HDJD-S722-QR999
● 采5mm x 5mm x 1mm外表黏着式QFN-16包装的模仿式颜色传感器。
● R、G、B通道3种不同增益挑选。
● 供应低照明运用更高灵敏度。
● 方针运用包含颜色侦测、环境照明与工业进程操控。
● 动态规模：0.1 klux～5.5 klux。
▲ ADJD-E622-QR999
● 采5mm x 5mm x 0.75mm外表黏着式QFN-16包装，经过AEC grade 3认可的模仿式颜色传感器。
● R、G、B通道8种不同增益挑选。
● 供应低照明运用更高灵敏度。
● 方针运用包含颜色侦测、环境照明与车用照明。
● 动态规模：0.1 klux～10 klux。
▲ ADJD-S822-QR999
● 采5mm x 5mm x 0.75mm外表黏着式QFN-16包装的模仿式颜色传感器。
● R、G、B通道4种不同增益挑选。
● 整合红外线IR滤光片。
● 方针运用包含照明与显现。
II.数字式RGB颜色传感器
● 调配RGB滤光片的光二极管
● 整合模仿数字转化器以及两线式串行接口数字中心电路
● 可直接与微控器或其它逻辑操控电路介接
● 可经过软件操控增益与灵敏度
● 供应合适便携式设备的小型化包装
▲ ADJD-S313-QR999
● 采5mm x 5mm x 0.75mm外表黏着式QFN包装的7-bit分辩率数字式输出RGB颜色传感器。
● 整合模仿数字转化器以及通讯与灵敏度操控用数字中心电路。
● 输出可直接与微控器或其它逻辑操控电路介接进跋涉一步信号处理。
● 方针运用包含便携式或举动设备等需求更高整合度、更小尺度与更低耗电的运用。
● 可调配白光LED进行反射式颜色感测。
● 动态规模：0.6 klux～10 klux。
▲ ADJD-S312-QR999
● 采3mm x 3mm x 0.78mm芯片级包装的7-bit分辩率数字式输出RGB颜色传感器。
● 整合模仿数字转化器以及通讯与灵敏度操控用数字中心电路。
● 输出可直接与微控器或其它逻辑操控电路介接进跋涉一步信号处理。
● 方针运用包含便携式或举动设备等需求更高整合度、更小尺度与更低耗电的运用。
▲ ADJD-S31X-QR999
● 采2.3mm x 2.3mm x 0.78mm芯片级包装，具有数字RGB与亮度信息输出的10-bit分辩率颜色传感器。
● 整合模仿数字转化器以及通讯与灵敏度操控用数字中心电路。
● 输出可直接与微控器或其它逻辑操控电路介接进跋涉一步信号处理。
● 方针运用包含便携式或移动设备等需求更高整合度、更小尺度与更低耗电的运用。
Avago Technologies
RGB颜色传感器的优势
丰厚多样的颜色传感器挑选
Avago供应各种多样化的颜色感测组件，包含根本的硅质光二极管到功用杂乱的RGB颜色传感器，对喜爱规范化与即插即用处理方案的客户来说，整合型RGB颜色传感器会是正确的挑选，而关于期望具有自行规划光电流到电压转化与模仿数字电路弹性的客户来说，则能够选用光二极管。
简化外围电路规划
Avago的RGB颜色传感器为内建电流到电压转化器的整合型处理方案，供应有模仿或数字式输出，依所选用的颜色传感器而定，可简化外围电路的规划，并缩短全体产品规划周期。
供应规划弹性
Avago的RGB颜色传感器在RGB颜色通道上建有独立的增益挑选，对光度较低的运作，能够挑选较高的增益。而对照明较佳的运用则能够运用较低增益，产品的数据规范书供应有各款组件的全体动态规模。
改进空间运用功率
Avago以小型化包装供应传感器产品，适当合适便携式设备运用。
下降误差与稠浊效应
每个AvagoRGB颜色传感器都调配有一致的颜色滤光数组，能够大幅下降误差与稠浊所构成的问题。
带来广大的温度运作规模
Avago供应有能够在-40 °C～+85 °C广大温度规模下运作的产品。
环保无铅产品
一切的Avago的颜色传感器产品都契合环保无铅与RoHS规范。
方针商场
1.轿车电子化商场
Avago针对以下轿车电子化运用供应经过AEC grade 3认可的组件。
● 导航面板
● 情境照明
● 仪表板照明
2.照明商场
Avago供应照明与显现运用运用寿命内与不同温度下，所体现安稳的传感器产品。
● 修建照明
● 装修用照明显现
● 车内与室内照明
● 橱窗照明
3.工业运用商场
Avago具有丰厚广泛的RGB颜色传感器产品，满意工业运用的各种不同需求，例如：
● 包装：标签检视与辨识
● 化妆品：产品拼装分类、颜色质量
● 纺织：纱线稠浊侦测
● 油漆与颜料/图画印刷
4.医疗运用商场
Avago供应具有高灵敏度与准确度，能够满意医疗运用的颜色传感器，例如：
● 血糖计
● 血胆固醇计
● 血酮计
5.消费性商场
Avago供应有满意消费性商场日益生长需求的高本钱效益RGB颜色传感器。
● 便携式颜色读取设备
● 主动麻将桌
● 洗衣机染色侦测
● 游戏运用
典范：装修照明
● 选用颜色传感器丈量长期LED强度并供应光回授来操控光源的颜色设定点
● 可调配Avago专利的HDJD-J822-SCR00颜色操控器构成闭回路颜色办理体系
Avago调配RGB颜色传感器的照明与颜色办理体系
Avago的RGB颜色传感器(HDJD-S831-QT333)能够调配Avago的颜色操控器HDJD-J822-SCR00来构成RGB LED光源办理体系。颜色办理运用包含准确混和红、绿与蓝光LED输出来显现颜色，并定时调整混和比率以保持安稳且准确的颜色输出，不受LED强度改变与颜色偏移的影响，HDJD-J822是一款颜色操控器，能够用来处理颜色传感器输出信息并保持设定的方针颜色与亮度，有关进一步详细信息请参阅运用笔记AN 5070。
结语
关于需求高本钱效益处理方案与较短规划时刻的运用来说，Avago的整合型RGB颜色传感器处理方案能够革除从头开始规划颜色传感器所面对的应战，Avago一起也供应有光二极管级的处理方案，来满意想要自行规划颜色感测体系的客户。经过供应丰厚广泛，各种选用安定与环保无铅包装的高本钱效益颜色传感器产品，Avago已经成为颜色感测运用工业一次购足的产品供货商。更多信息：http://www.avagotech.com。
