德州先進(jìn)光學(xué)系統(tǒng)（TAOS）公司在它的 TSL2550 中使用了另一種方法。這種 8 引腳的 SOIC 或 4 引腳無引線封裝內(nèi)帶一個(gè)光電二極管,它能響應(yīng)可見光,并用其它主要對(duì)紅外區(qū)敏感的二極管響應(yīng)紅外光源。它的目錄分類銷售價(jià)為每百片單價(jià)3歐元,它的 ADC 集成了入射光讀取,以抑制交流電源照明中的閃爍,然后從其它部分去掉一個(gè)通道,在12位 動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)模擬人眼的響應(yīng)。器件通過兼容 SMBus 的串行端口輸出結(jié)果。該公司有一個(gè)針對(duì)微控制器接口的“指南”,詳細(xì)解釋了如何用好這個(gè)雙線連接（參考文獻(xiàn) 2）。為了以類似成本獲得最少連接,可以考慮它的光/頻率轉(zhuǎn)換器,如寬帶 TSL235R 可以覆蓋 320 nm ~ 1050 nm 范圍,峰值約在 760 nm。該器件和類似的紅外響應(yīng) TSL245R 都是 3 引腳側(cè)向通孔封裝,適合用于板邊安裝。這些器件工作在 5V 電源下,輸出 TTL 兼容方波,在10 kHz以下其強(qiáng)度-比例線性在0.1%內(nèi),而到500 kHz 滿量程時(shí)是 ±0.2%。TAOS亦提供幾種低價(jià)的線性傳感器陣列,適合用于從文檔掃描到簡(jiǎn)單邊緣檢測(cè)。例如,TSL1401R（百片單價(jià)約6.50歐元）封裝了一個(gè)128×1線性光電二極管陣列,并帶有電荷放大器、像素?cái)?shù)據(jù)保持電路,以及串行數(shù)據(jù)接口,采用8腳DIP封裝,工作電壓從2.7 V ~ 5V。該器件和其它 TAOS 器件都有評(píng)估板。
色彩銳化控制回路
不同設(shè)備與工藝可以實(shí)現(xiàn)的顏色范圍差異相當(dāng)大,就像 PC 顯示器和彩色打印機(jī)之間十分明顯的區(qū)別。由于顯示器是在黑色表面投射紅、綠、藍(lán)三色,再生 RGB 效果出色。普通打印機(jī)采用青、品紅、黃和黑色墨水,因此它們更偏向于再生出這些純粹色彩。RGB 或 CMYK 彩色空間都是人眼感覺的一個(gè)子集,如圖 6 中 CIE-1931 色域圖所示,其中圍繞“RGB”標(biāo)注的三角區(qū)表示一臺(tái)彩色顯示器人眼可見的光譜范圍內(nèi)重現(xiàn)顏色的界限。所有圖形藝術(shù)家都清楚知道,不校正顯示器和調(diào)整打印機(jī),就不可能打印出屏幕顯示作品的忠實(shí)副本,這種校正和調(diào)整一般要用一個(gè)色度計(jì)和應(yīng)用軟件。完成這類型光譜分析的半導(dǎo)體器件,包括濾光器下面排列成單個(gè)或陣列的多個(gè)光電二極管,濾光器將可見光譜分解為 RGB 部分。雖然顏色檢測(cè)功能過去也應(yīng)用于多種工業(yè)和科學(xué)用途,但 LCD 屏幕的出現(xiàn)才是使色彩傳感器獲得海量市場(chǎng)機(jī)會(huì)的推動(dòng)力量,見附文“色彩傳感器使 LCD 屏幕更鮮亮”。
Avago 的 HDJD-S722-QR999 色彩傳感器采用 16 端子、5mm×5mm×1mm QFN 封裝,足以準(zhǔn)確地識(shí)別出光譜中某個(gè)顏色的一致。擴(kuò)充 LCD 背光控制的應(yīng)用范圍從醫(yī)療儀器血糖監(jiān)控的顏色測(cè)量到油漆行業(yè)的配色。單片 CMOS 傳感器包括三組位于RGB濾光器下的3×3光電二極管陣列,它們均勻地分布在光電二極管的有效區(qū)內(nèi),有助于減少由于光照梯度、光學(xué)孔徑不能重合以及封裝表面不平整而造成的不精確。光電二極管插在芯片的基材上,進(jìn)一步降低了被污染以及光學(xué)孔徑不能重合的影響�？删幊淘鲆娌捎秒娮杵�、三個(gè)片上負(fù)反饋放大器,將彩色光轉(zhuǎn)換為RGB通道電壓輸出,輸出值隨光照電平的增加而成比例地提高。該芯片的規(guī)定工作溫度為-40℃ ~ +85℃,從一個(gè) 5V 電壓線穩(wěn)壓獲得內(nèi)部 3.3V 電源。低批量的指導(dǎo)價(jià)格為 10 美元。
德國(guó)光電專業(yè)公司Mazet以該公司Jencolour商標(biāo)提供MCS系列產(chǎn)品。例如MCS3AS,低批量?jī)r(jià)格約為30 歐元。它采用8腳SOIC 封裝,包含有三個(gè)硅引腳光電二極管,上升、下降時(shí)間低于1ms。整體光濾波器將光譜響應(yīng)分
對(duì)于那些需要模仿 CIE-1931 剖面圖響應(yīng)的應(yīng)用,Mazet 的 MTCSiCS/CT 真彩傳感器在 TO-39 或 8 腳 LCC 封裝中包含了一個(gè) 19×3 的光電二極管陣列。商用彩色光電傳感器對(duì)光譜中紅、綠、藍(lán)部分的響應(yīng)有很寬的變化范圍,而 MTCSiCS/CT 真彩傳感器則對(duì)每種色彩都有一致的峰值響應(yīng)。與之相配的 MTCS-ME1 評(píng)估板有一個(gè)底板,可以容納帶光源的專用插入傳感器模塊。PC 上的 modEVA 軟件包可以通過 USB 與電路板通信,在各種彩色空間中分析結(jié)果（圖 7）。其它產(chǎn)品包括接口驅(qū)動(dòng)器和一個(gè) Windows DLL（動(dòng)態(tài)鏈接庫）格式的應(yīng)用編程界面,用戶可以將類似的功能集成到自己的系統(tǒng)中。
TAOS 用自己的 TCS230 芯片實(shí)現(xiàn)了一種彩色/頻率的轉(zhuǎn)換方法,其指導(dǎo)價(jià)格為每百片單價(jià)低于 5 歐元,適宜的應(yīng)用從消費(fèi)電子到工業(yè)過程控制設(shè)備（Optek 的 OPB780 據(jù)說有類似的規(guī)格,但使用的是工業(yè)應(yīng)用的定制塑封外殼）。這款 8 腳 SOIC 工作在 2.7 V ~ 5.5V 電壓范圍內(nèi),包括一個(gè) 8×8 陣列光電二極管,排列成四組十六個(gè)。每組中的每個(gè)光電二極管都相互并聯(lián)。紅、綠、藍(lán)和透明濾光器將每組分割成供分析用的相應(yīng)波長(zhǎng),透明濾光器組可以送回寬帶的白光強(qiáng)度。片上的電流/頻率轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生一個(gè)方波輸出,其頻率與光強(qiáng)度成正比。兩個(gè)使能輸入用于選擇光電二極管組,供主微控制器讀取,而另外兩個(gè)邏輯輸入則用于控制分頻器,調(diào)節(jié)輸出頻率范圍,使之為 500 kHz 滿量程輸出的 2%、20% 和 100%。第四個(gè)邏輯狀態(tài)是斷電模式,它可以將功耗從 3 mA 最大值降低到 15mA。芯片的穩(wěn)定度為 ±200 ppm/℃,響應(yīng)呈線性,50 kHz 時(shí)不高于 0.2%。
參考文獻(xiàn)
1. Johnson, Mark, "Photodetection and measurement-maximizing performance in optical systems," ISBN 0-07-140944-0, McGraw Hill, 2003.
2. Pilgrim, Phil, "Using the TSL2550 with a microcontroller-a bit banger''s guide to the SMBus," design note 6, Texas Advanced Optical Solutions, www.taos.com.
附文：彩色傳感器使 LCD 屏幕更鮮亮
去電子超市逛逛就會(huì)發(fā)現(xiàn),LCD 屏幕（尤其是液晶電視）是我們這個(gè)時(shí)代最成功的消費(fèi)產(chǎn)品之一。它們有低的制造成本、無閃爍的顯示效果,再加上苗條的身材,都在宣告著傳統(tǒng)CRT 的消亡。最近歐洲最大顯示器制造商飛利浦公司關(guān)閉了它的電視顯像管工廠,就是這種趨勢(shì)的反應(yīng)。衛(wèi)星廣播的高清晰度電視（HDTV）出現(xiàn)顯而易見,現(xiàn)在幾乎所有機(jī)型都打上了“HD-ready”標(biāo)簽。第一代LCD屏幕存在一些問題,如緩慢的響應(yīng)時(shí)間,較差的對(duì)比度,現(xiàn)在這些都已成為了歷史。然而有些問題依然存在,如顏色的再現(xiàn)與正確度�，F(xiàn)在,像Sharp公司這樣的廠家正在面板中增加色彩校正電路,以提供更誘人的圖像再現(xiàn)。例如,Sharp最近向日本HDTV市場(chǎng)推出了兼容HDTV的LC-65GE1面板。這款1,920×1,080像素面板含有該公司專利的四波長(zhǎng)背光技術(shù),它增加了一種深紅顏色到RGB發(fā)射板,以更好地重現(xiàn)紅色色調(diào)。
另外,制造商們正在放棄使用冷陰極熒光燈（CCFL）背光,因?yàn)樗话阒荒苤噩F(xiàn)75% 的電視信號(hào)色域,
