精彩享不停!RGB傳感器改善智能產品視覺感受
發布時間:2015-03-31 責任編輯:echolady
【導讀】電dian子zi產chan品pin在zai市shi場chang上shang確que立li牢lao固gu地di位wei需xu要yao新xin穎ying獨du到dao的de工gong業ye設she計ji,這zhe是shi產chan品pin營ying銷xiao過guo程cheng中zhong重zhong要yao的de亮liang點dian。隨sui著zhe智zhi能neng設she備bei和he可ke穿chuan戴dai產chan品pin日ri益yi流liu行xing的de趨qu勢shi,時shi尚shang新xin穎ying的de外wai形xing設she計ji備bei受shou歡huan迎ying。
創造新穎設計的難點在於需要在顯示屏上以用戶為重點下一番功夫:用戶界麵本身。由於色彩豐富的液晶或有機LED顯(xian)示(shi)器(qi)與(yu)電(dian)容(rong)式(shi)觸(chu)摸(mo)屏(ping)結(jie)合(he)非(fei)常(chang)強(qiang)大(da),這(zhe)使(shi)其(qi)理(li)所(suo)當(dang)然(ran)地(di)成(cheng)為(wei)了(le)主(zhu)流(liu)設(she)計(ji)。但(dan)這(zhe)並(bing)不(bu)意(yi)味(wei)著(zhe)所(suo)有(you)產(chan)品(pin)設(she)計(ji)都(dou)需(xu)要(yao)采(cai)用(yong)透(tou)明(ming)和(he)銀(yin)色(se)玻(bo)璃(li)。有(you)色(se)玻(bo)璃(li)為(wei)產(chan)生(sheng)與(yu)眾(zhong)不(bu)同(tong)的(de)用(yong)戶(hu)體(ti)驗(yan)提(ti)供(gong)了(le)諸(zhu)多(duo)可(ke)能(neng)。

圖1:RGB傳感器能形成差異化產品設計。
盡管玻璃色彩會改變用戶界麵的外觀,但顯示麵板本身可以對此進行補償——改gai變bian像xiang素su的de色se彩cai平ping衡heng,從cong而er通tong過guo顯xian示shi屏ping玻bo璃li產chan生sheng清qing晰xi的de顯xian示shi效xiao果guo。不bu僅jin如ru此ci,顯xian示shi屏ping設she計ji不bu但dan能neng夠gou對dui彩cai色se玻bo璃li進jin行xing補bu償chang,而er且qie可ke在zai不bu同tong環huan境jing光guang照zhao條tiao件jian下xia變bian化hua,如ru從cong陽yang光guang下xia的de藍lan色se光guang,變bian為wei某mou些xie室shi內nei照zhao明ming條tiao件jian下xia的de黃huang色se或huo紅hong色se色se調tiao。
這種能力的關鍵要求是以準確的紅、綠、藍(RGB)huanjingguangchuanganqi,qudaimuqianzhinengshoujishiyongdejiandandebaisehuanjingguangchuanganqi,bangzhuquedingxianshipingsuoxudeliangdu。tongguoquanmiankaolvsecaiyijihuanjingliangdu,xianshiqijianggengbianyuyuedu,gengnengshirenzaishiyongshangganjiaoshushi(圖1)。
手機和平板電腦環境光RGBjiancedediergeyoudian,tixianzaiyuneizhixiangjichuanganqijieheshiyongshi。huanjingguangchuanganqiweizidongbaipinghengjisuantigongzhongyaoxinxifankui,quebaoyonghupaishetupianbizhendefuseheyanseyizhixing。liyongjingquedesecaifankui,yunsuanshenzhikeyiquedingkenengdeguangyuan,ruyingguangdenghuoduoyundetiankong,bangzhujisuanqudegenghaohuamianxiaoguodepuguangdu。ciwai,tongguoquedingguangyuanheguangqiang,haikeyiyouhuashanguangdengshuchuhequdongdianliu,congeryanchangdianchixuhangshijian。
這(zhe)項(xiang)技(ji)術(shu)還(hai)可(ke)有(you)利(li)於(yu)汽(qi)車(che)應(ying)用(yong)中(zhong)的(de)儀(yi)表(biao)盤(pan)設(she)計(ji),在(zai)迅(xun)速(su)經(jing)過(guo)黃(huang)色(se)鈉(na)燈(deng)與(yu)其(qi)他(ta)光(guang)源(yuan)照(zhao)明(ming)條(tiao)件(jian)快(kuai)速(su)變(bian)化(hua)的(de)夜(ye)間(jian)道(dao)路(lu)上(shang),提(ti)高(gao)儀(yi)表(biao)盤(pan)的(de)可(ke)讀(du)性(xing)和(he)醒(xing)目(mu)性(xing)。
高質量RGB傳chuan感gan器qi也ye可ke以yi用yong於yu其qi他ta應ying用yong場chang合he。集ji成cheng到dao電dian視shi中zhong,傳chuan感gan器qi可ke用yong來lai提ti示shi顯xian示shi電dian子zi設she備bei因yin器qi件jian老lao化hua導dao致zhi的de任ren何he變bian化hua。例li如ru,在zai有you機ji發fa光guang二er極ji管guan(OLED)顯示器中,隨著器件老化,藍色像素的色彩往往比紅色和綠色像素變化快。通過這種顏色的感應,RGB傳感器有助於在電視的整個使用壽命期間保持更加一致的顯示效果。

圖2:色彩歸一到綠色的例子。
為(wei)感(gan)應(ying)環(huan)境(jing)光(guang)和(he)有(you)色(se)玻(bo)璃(li)色(se)彩(cai)過(guo)濾(lv)的(de)效(xiao)果(guo),傳(chuan)感(gan)器(qi)通(tong)常(chang)裝(zhuang)在(zai)玻(bo)璃(li)麵(mian)板(ban)下(xia)麵(mian)。這(zhe)樣(yang)可(ke)以(yi)提(ti)供(gong)各(ge)種(zhong)光(guang)源(yuan)照(zhao)射(she)條(tiao)件(jian)下(xia)顯(xian)示(shi)的(de)準(zhun)確(que)色(se)彩(cai)參(can)考(kao),供(gong)顯(xian)示(shi)驅(qu)動(dong)器(qi)用(yong)來(lai)調(tiao)整(zheng)RGB有效像素的平衡,補償濾光效果以及環境光照條件,如過紅或其他有色光。
為克服閃爍的影響,傳感器設計采用集成式ADC可濾掉50Hz或60Hz對人造光源的影響或相機閃光燈的影響。樣本數據可采用串行接口(如I2C)傳送到顯示驅動控製器。
anzhuangdechuanganqiyingnenggoutongguoxianshipingjieshouguangxian,duizhengtixiangsushuchubianhuazuochufanying。liru,gujiankeyiliyonggeidingshuchutuxiangjieshouguangxianyugongchangxiaozhundushudebijiao,zengjiahuojianshaohong、綠或藍色,保持產品整個生命周期色彩輸出的一致性——例如,假定OLED麵板在畫麵上可以體現出一致的老化效果。
彩色打印機也需要精確的傳感器,用以確保校準和打印期間,紙麵上有準確的油墨量——這是打印彩色圖片的基本要求。
由於物理結構設計對其中大量應用非常重要,因此,RGB環境光傳感器需要體積小、精度高。如果器件邊長小於 2毫米,很容易封裝在圖像傳感器附近,或將其裝在顯示屏玻璃麵板框架內不顯眼的位置,而不會減小顯示屏的有效使用麵積。
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傳感器還需要能夠在許多不同情況下靈活安裝,如裝在電視機紅外(IR)yaokongduankouhuoyidongshebeiganyingyonghuchukonggongnenghongwaixinhaodejiejinchuanganqishiyongdezhuanyongansebolihoumian。yubiaozhunbolibutong,zhezhongcailiaohongwaixinhaochuanshudeyouxiaojulibidaduoshuqitaxingshideboligengyuan。hongwailvguanghuobuchangkeyifangzhiqianghongwaixinhaoyingxiangkejianguangceliang。
一種方法是將紅外濾光片放在RGBchuanganqizishenshangmian,danzhehuizengjiachengbenhejiegoudefuzaxing。lingyizhongfangfabujinjiangkejianguangguangdianerjiguan,erqiejianghongwaichuanganqijichengzaishebeishang,shichulidianziqijiankeyijinxingshuzibuchang。zhezhongfangfayouyuhongwailvguangdeyigezhuyaoyoudianshi,tigaoleguangzhaojiancedezhinengshuiping。butongleixingdekejianguangyuanchanshengdehongwaiguangchengfencunzaihendachabie。liru,baichidengguangyuanshengchengdalianghongwaiguang,eryingguangdengchanshengdehongwaiguangfeichangruo,bingqieyibandiyuziranguangzhongdehongwaiguang。tongguojieduzhezhongshuju,ruanjiankeyigenjubutongzhaomingtiaojianjinxingtuxiangbuchang。
因為紅外玻璃濾除了大部分可見光,所以需要高靈敏度的RGB光電二極管陣列,確保這些條件下使用的傳感器準確的顏色響應。傳感器需要能夠在光照度低至0.005lux的黑暗環境中測量顏色(例如在紅外玻璃下麵工作),但同時需要支持玻璃透光率非常高、光照度高達10,000lux的(de)應(ying)用(yong)。為(wei)便(bian)於(yu)使(shi)用(yong),傳(chuan)感(gan)器(qi)應(ying)直(zhi)接(jie)與(yu)該(gai)設(she)備(bei)的(de)核(he)心(xin)處(chu)理(li)器(qi)連(lian)接(jie),根(gen)據(ju)當(dang)前(qian)的(de)照(zhao)明(ming)條(tiao)件(jian)不(bu)斷(duan)調(tiao)整(zheng)光(guang)亮(liang)度(du),保(bao)持(chi)顯(xian)示(shi)器(qi)顏(yan)色(se)的(de)一(yi)致(zhi)性(xing)和(he)理(li)想(xiang)亮(liang)度(du)。

圖3:RGB傳感器典型應用圖。
精度和可重複性對於確保產品有一致的用戶體驗,而生產過程中又不必耗費大量時間進行校準至關重要。偏差小於 10%足以保證環境色度有效匹配。因為有許多RGB傳chuan感gan器qi應ying用yong在zai移yi動dong設she備bei中zhong,所suo以yi必bi須xu保bao證zheng低di功gong耗hao。不bu僅jin需xu要yao降jiang低di模mo擬ni前qian端duan的de工gong作zuo電dian流liu,而er且qie在zai不bu使shi用yong時shi,傳chuan感gan器qi電dian子zi器qi件jian能neng夠gou進jin入ru低di功gong耗hao待dai機ji模mo式shi也ye十shi分fen重zhong要yao。由you於yu光guang照zhao條tiao件jian不bu太tai可ke能neng迅xun速su變bian化hua,在zai接jie近jin傳chuan感gan器qi的deLEDguangdianerjiguanchuxianshanshuodengqingkuangzhong,zaiduanshijianneizuojicidushushishiyongzheleiqijiandeyouxiaocelve。yidanqudelesuoxuyaodedushu,jikerangchuanganqidiaodiandenghou,zhizhijimiaozhonghoudexiayigezhouqi。gaicelvekeshichuanganqizixitongdenenghaojiangdijigeshuliangji。能夠利用軟件工具驗證傳感器性能也十分重要。開發人員通過顯示,了解環境光讀數與工業標準CIE 1931色度圖的相符程度,可以更加方便地評估一塊特定玻璃對讀數的影響,並調整最終產品所需的色度補償。軟件還可以顯示,IC傳感器的精度能夠與專用手持色度儀的精度有多接近。

圖4:色度測試GUI圖示例。
Intersil ISL29125便是一款滿足這種快速增長市場需求的RGB傳感器。這款傳感器可在掉電模式下低功耗運行。它采用標準I2C接口向主機傳送數據。ISL29125還提供0.005lux至10,000lux的寬動態範圍,從而使設計人員能夠將其應用到廣泛的工作環境和應用中。在掉電模式下,Intersil RGB傳感器消耗的電流小於0.5μA;在工作模式下,其流耗約為85μA。

圖5:ISL29125 RGB傳感器方框圖。
除高精度和出色的性能之外,ISL29125傳感器還是業內體積最小的6引腳RGB傳感器。設備設計中隻需極小的孔徑,即可獲得足以準確測量色溫所需的環境光,從而極大地改善了工業設計。評估板支持軟件按CIE色度圖解碼顯示器讀數,為開發提供幫助。通過集成和高效的IC設計,新一代RGB傳感器可顯著改善消費、汽車和工業類應用的用戶界麵閱讀體驗。
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