Истина в цвете. Сенсоры MAZeT

Колориметрия или, проще говоря, определение цвета – задача не такая простая, как кажется на первый взгляд. Физические величины, такие, как температура, давление, электрический ток или яркость света, можно измерить без особых сложностей, так как есть относительно простые методы перевода этих величин в понятную измерительным приборам форму. Цвет – понятие очень гибкое, зависящее, в частности, от субъективного человеческого (физиологического) восприятия. Поэтому не существует одного, точного и лучшего способа измерить цвет источника так же, как и нет наилучшего для всех применений цветового сенсора. Тем не менее, существует решение, лучше всего подходящее для большинства областей потребительской и промышленной электроники – True Color-сенсоры немецкой компании MAZeT.

Определение True Color («истинный цвет») означает, что чувствительность сенсоров к цветам такая же, как у человеческого глаза. Более того, сенсоры MAZeT позволяют замечать разницу цветов, незаметную человеческому глазу. Так, глаз воспринимает два цвета, как разные, если произведения их цветовых компонентов u' и v' (в цветовой модели CIELUV) отличаются на 0.005; сенсоры MAZeT различают цвета с разницей компонентов 0.0011! Столь впечатляющей точности удалось достичь, используя прецизионные интерференционные светофильтры.

Без светофильтров нельзя создать ни один цветовой сенсор, ведь именно с их помощью цвет разлагается на компоненты, удобные для последующей обработки. В простых RGB-сенсорах применяются поглощающие светофильтры. Точность и повторяемость их спектральных характеристик оставляет желать лучшего, поэтому погрешности измерения цветовых компонентов с их помощью относительно велики. Кроме этого, такие светофильтры подвержены «старению» – изменению характеристик со временем и при нагреве из-за поглощения излучения.

В отличие от них, интерференционные фильтры JENCOLOR компании MAZeT имеют более детерминированные свойства, которые не меняются со временем. Интерференционный фильтр представляет собой стеклянную пластинку, на которую нанесено многослойное плёночное покрытие. Толщина каждого слоя выбирается такой, чтобы из-за интерференции света в слоях выдерживались требуемые спектральные характеристики. Такие фильтры не поглощают пропускаемый свет и в то же время обеспечивают хорошее поглощение вне полосы пропускания. Благодаря особенностям интерференционных фильтров возможна точная калибровка сенсоров, и, в результате, достижима более высокая по сравнению с RGB-сенсорами точность. А так как характеристики фильтров MAZeT (рис. 1) соответствуют цветовой модели CIE 1931/DIN 5033, основанной на восприятии цветов человеческим глазом, показания сенсоров максимально приближены к «живому» восприятию цветов. Выходные сигналы сенсоров представляют собой аналоговое представление трех компонентов цветовой модели.

Рис. 1. Спектральные характеристики сенсоров MAZeT.

 Компания MAZeT выпускает True Color-сенсоры в трёх исполнениях: MTCSiCF в корпусе QFN16 (рис. 2), MTCSiCS в корпусе LCC8 и MTCSiCT – в корпусе TO39 с проволочными выводами (см. таблицу). Основа всех сенсоров – гексагональная матрица диаметром 2 мм из 19 групп чувствительных элементов, каждый из которых состоит из трёх фотодиодов с фильтрами (рис. 3). Для того чтобы минимизировать «пересечение» каналов сенсора, фотодиоды отделены друг от друга дополнительными конструктивными элементами. PIN-фотодиоды матрицы могут работать на частотах, измеряемых мегагерцами, что позволяет применять сенсоры MAZeT в приложениях, требующих быстрых измерений с высокой частотой – например, для контроля светодиодных источников света, управляемых ШИМ. А малые размеры сенсоров – хорошее преимущество для портативных устройств, где важен каждый кубический миллиметр внутри корпуса.

Рис. 2. Сенсор MAZeT MTCSiCF.

Рис. 3. Схема чувствительной матрицы сенсоров MAZeT.

О компании

Компания MAZeT была основана в колыбели европейских оптических технологий – городе Йена (Германия) в 1992 году. Компания специализируется на разработке заказных и особых решений в области измерений цветов, управления освещением и метрологических задач. Спектральные и цветовые сенсоры MAZeT используются в медицинской технике, промышленных измерениях и автоматизации.

Посмотреть подробные характеристики сенсоров компании MAZeT