色彩傳感器又叫顏色識(shí)別傳感器或顏色傳感器，它是將物體顏色同前面已經(jīng)示教過的參考顏色進(jìn)行比較來檢測(cè)顏色的傳感器，當(dāng)兩個(gè)顏色在一定的誤差范圍內(nèi)相吻合時(shí)，輸出檢測(cè)結(jié)果。

　　色彩測(cè)量的原理

　　圖1.1顯示了與使用儀器或傳感器進(jìn)行色彩測(cè)量相比，人眼檢測(cè)色彩的基本原理。傳感設(shè)備可以是高端設(shè)備，如分光光譜儀或英國國際照明委員會(huì)（CIE）校準(zhǔn)的攝像機(jī)，也可以是低端設(shè)備，如RGB色彩傳感器等。

　　測(cè)量儀器通常分為兩大類：色度分析方法和測(cè)光方法。在使用色度分析方法時(shí)，設(shè)備使用具有三個(gè)濾波器的傳感器測(cè)量來自物體的光（圖1.1b）。正常情況下，傳感器廓線經(jīng)過優(yōu)化，因此與人眼響應(yīng)非常相似。輸出采用CIE三重刺激值表示：X，Y，Z。

　　測(cè)光方法（圖1c）使用各種各樣的傳感器，在大量的窄波長范圍內(nèi)測(cè)量色彩。然后，儀器的微電腦通過對(duì)得到的數(shù)據(jù)求積分，計(jì)算三重刺激值。

　　安華高科技的色彩傳感器（圖1d）是三濾波器設(shè)備，提供了色度分析測(cè)量功能。傳感器輸出由電壓輸出VR，VG，和VB或模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換后的R，G和B數(shù)字值組成。

　　圖1a

　　圖1b

　　圖1c

　　圖1d

　　色彩傳感器的工作原理

　　色彩傳感器分為三種不同類型：光到光電流轉(zhuǎn)換，光到模擬電壓轉(zhuǎn)換，光到數(shù)字轉(zhuǎn)換。前者通常只代表實(shí)際色彩傳感器的輸入部分，因?yàn)樵脊怆娏鞯姆确浅５停偸且蠓糯螅詫⒐怆娏鬓D(zhuǎn)換成可用的水平。所以，最實(shí)用的模擬輸出色彩傳感器至少會(huì)有一個(gè)跨阻抗放大器，并提供電壓輸出。

　　光到模擬電壓色彩傳感器由色彩濾波器后面的光電二極管陣列與整合的電流到電壓轉(zhuǎn)換電路（通常是跨阻抗放大器）組成，如圖1.2所示。落在每個(gè)光電二極管上的光轉(zhuǎn)換成光電流，其幅度取決于亮度及入射光的波長（由于色彩濾波器）。

　　圖1.2：采用光到模擬電壓轉(zhuǎn)換的色彩傳感器

　　如果沒有色彩濾波器，典型的硅光電二極管會(huì)對(duì)從超紫色區(qū)域直到可視區(qū)域的波長作出響應(yīng)，在光譜接近紅外線的部分，峰值響應(yīng)區(qū)域位于800nm和950nm之間。紅色、綠色和藍(lán)色透射色彩濾波器將重塑和優(yōu)化光電二極管的光譜響應(yīng)。正確設(shè)計(jì)的濾波器將對(duì)模仿人眼的濾波后的光電二極管陣列提供光譜響應(yīng)。三個(gè)光電二極管中的每個(gè)光電二極管的光電流會(huì)使用電流到電壓轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成VRout、VGout和VBout。

　　有兩種色彩傳感模式：反射傳感和透射傳感。

　　反射傳感：

　　在反射傳感中，色彩傳感器檢測(cè)從某個(gè)表面或?qū)ο蠓瓷涞墓猓庠春蜕蕚鞲衅鞫挤旁谀繕?biāo)表面附近。來自光源（如白熾燈或熒光燈、白色LED或校準(zhǔn)后的RGBLED模塊）的光彈跳離開表面，被色彩傳感器測(cè)得。反射離開表面的色彩與表面的顏色有關(guān)。例如，白光入射到紅色表面上，會(huì)反射為紅色。反射的紅光撞擊色彩傳感器，產(chǎn)生R，G和B輸出電壓。通過解釋三個(gè)電壓，可以確定色彩。由于三個(gè)輸出電壓與反射光的密度線性提高，因此色彩傳感器還可以測(cè)量表面或物體的反射系數(shù)。

　　圖1.3：反射的光的顏色取決于表面反射的顏色和吸收的顏色。

　　透射傳感：

　　在透射工作模式下，傳感器朝向光源。色彩傳感器搭配濾波器的光電二極管陣列將入射光轉(zhuǎn)換成R，G和B光電流，然后放大并轉(zhuǎn)換成模擬電壓。由于所有三個(gè)輸出都會(huì)隨著光密度提高而線性提高，因此傳感器可以同時(shí)測(cè)量光的顏色和總密度。

　　可以使用透射傳感，確定透明介質(zhì)的顏色，如玻璃和透明塑料、液體和氣體。在這種應(yīng)用中，光穿過透明介質(zhì)，然后撞擊在色彩傳感器上。透明介質(zhì)的顏色取決于對(duì)色彩傳感器電壓的理解。

　　圖1.4：傳感器的R，G和B輸出取決于落在傳感器上的光的顏色

　　圖1.5：透明介質(zhì)的色彩傳感，如色彩濾波器、液體或氣體