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】dianzichanpinzaishichangshangquelilaogudiweixuyaoxinyingdudaodegongyesheji,zheshichanpinyingxiaoguochengzhongzhongyaodeliangdian。suizhezhinengshebeihekechuandaichanpinriyiliuxingdequshi,shishangxinyingdewaixingshejibeishouhuanying。
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。
zhexiangjishuhaikeyouliyuqicheyingyongzhongdeyibiaopansheji,zaixunsujingguohuangsenadengyuqitaguangyuanzhaomingtiaojiankuaisubianhuadeyejiandaolushang,tigaoyibiaopandekeduxinghexingmuxing。
高質量RGBchuanganqiyekeyiyongyuqitayingyongchanghe。jichengdaodianshizhong,chuanganqikeyonglaitishixianshidianzishebeiyinqijianlaohuadaozhiderenhebianhua。liru,zaiyoujifaguangerjiguan(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zhengRGB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。
安(an)裝(zhuang)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)應(ying)能(neng)夠(gou)通(tong)過(guo)顯(xian)示(shi)屏(ping)接(jie)收(shou)光(guang)線(xian),對(dui)整(zheng)體(ti)像(xiang)素(su)輸(shu)出(chu)變(bian)化(hua)做(zuo)出(chu)反(fan)應(ying)。例(li)如(ru),固(gu)件(jian)可(ke)以(yi)利(li)用(yong)給(gei)定(ding)輸(shu)出(chu)圖(tu)像(xiang)接(jie)收(shou)光(guang)線(xian)與(yu)工(gong)廠(chang)校(xiao)準(zhun)讀(du)數(shu)的(de)比(bi)較(jiao),增(zeng)加(jia)或(huo)減(jian)少(shao)紅(hong)、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10,000luxdeyingyong。weibianyushiyong,chuanganqiyingzhijieyugaishebeidehexinchuliqilianjie,genjudangqiandezhaomingtiaojianbuduantiaozhengguangliangdu,baochixianshiqiyansedeyizhixinghelixiangliangdu。

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RGBchuanganqiyingyongzaiyidongshebeizhong,suoyibixubaozhengdigonghao。bujinxuyaojiangdimoniqianduandegongzuodianliu,erqiezaibushiyongshi,chuanganqidianziqijiannenggoujinrudigonghaodaijimoshiyeshifenzhongyao。youyuguangzhaotiaojianbutaikenengxunsubianhua,zaijiejinchuanganqideLED光(guang)電(dian)二(er)極(ji)管(guan)出(chu)現(xian)閃(shan)爍(shuo)等(deng)情(qing)況(kuang)中(zhong),在(zai)短(duan)時(shi)間(jian)內(nei)做(zuo)幾(ji)次(ci)讀(du)數(shu)是(shi)使(shi)用(yong)這(zhe)類(lei)器(qi)件(jian)的(de)有(you)效(xiao)策(ce)略(lve)。一(yi)旦(dan)取(qu)得(de)了(le)所(suo)需(xu)要(yao)的(de)讀(du)數(shu),即(ji)可(ke)讓(rang)傳(chuan)感(gan)器(qi)掉(diao)電(dian)等(deng)候(hou),直(zhi)至(zhi)幾(ji)秒(miao)種(zhong)後(hou)的(de)下(xia)一(yi)個(ge)周(zhou)期(qi)。該(gai)策(ce)略(lve)可(ke)使(shi)傳(chuan)感(gan)器(qi)子(zi)係(xi)統(tong)的(de)能(neng)耗(hao)降(jiang)低(di)幾(ji)個(ge)數(shu)量(liang)級(ji)。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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