在一些项目中，经常需要感知物体的颜色。让我们的项目“看见”东西最直接的方法就是帮它安装一个CMOS图像传感器，但是如果我们只需要简单的识别物体的颜色而不真正做图像识别等高级功能，使用CMOS图像传感器会让事情变得复杂。这时候一个简单的颜色传感器就可以帮我们解决问题了。这次我们来谈谈颜色传感器的原理及其应用。
颜色是怎么来的？
严格来说，要让机器看到“人眼看到的颜色”，就要预测人眼看到的颜色是怎么来的。地球上确实有一些其他的动物，它们看到的颜色和人看到的不一样。人类是所谓的“三色视觉”动物，也就是说我们的色觉是由三种颜色主导的。至此，很多读者应该已经猜到，这三种颜色就是我们一直在说的R、G、B。
是的，人眼视网膜中有两种细胞，一种是能感知颜色的视锥细胞，一种是不能感知颜色但对光敏感并能在低照度下工作的视杆细胞。视锥细胞分为三种，分别称为S、M、L视锥细胞。这里，S、M和L表示不同的视锥细胞对不同波长的光具有不同的敏感度。
如果从光谱上看，三个锥体细胞的灵敏度如下：
三种视锥细胞对光谱的敏感性
当不同波长的光进入人眼时，不同的视锥细胞会产生不同强度的信号。这些信号会通过神经系统传递到大脑，然后经过大脑处理，变成我们看到的颜色。
比如有个东西只反射600 nm的红光。这种光线进入人眼后，只会被L锥细胞感知。所以大脑只接收L锥细胞的信号，确定这个颜色是红色；如果只有M个视锥细胞有信号，大脑就会知道它是绿色的；如果L和M锥体同时有信号，大脑知道这是中间的黄色。
问题是，大脑怎么知道眼睛看到的黄色是波长约600 nm的黄光还是波长620 nm的两种红光和波长560 nm的绿光的混合？两种组合都刺激L和M锥体。
“这不知道。是的，人眼真的分不清这种黄色是单一波长的黄色还是红绿混合产生的黄色。这种现象被称为同色异谱，这意味着不同的光谱成分，但它们在人眼看来是相同的颜色。
虽然人的眼睛看起来颜色一样，但如果用光谱仪测量，还是可以分辨出它们的光谱成分不同。
这种机制经常被用来欺骗人眼。举个例子，如果你需要白光，通常需要用红、蓝、绿光混合，因为对于人脑来说，只要S、M、L三个锥细胞都有信号，就说明是白光。但是我们之前说过，一定波长的黄光既可以刺激L锥细胞，也可以刺激M锥细胞，所以如果你把蓝光和黄光混在一起，也会让大脑误以为是白光。
目前的白光led大多采用这种方式：先发出蓝光，然后用蓝光激发黄色荧光粉发出黄光，当蓝光和黄光混合后，我们就会看到白光。但是这样的白光有一个问题，就是里面其实没有红光。如果你用它来照亮一个只反射红光，看起来应该很红的物体，它看起来就不够红，因为它没有红光可以反射。这是色彩学中一个叫做“色彩渲染”的问题。
这里只能简单解释一下人眼看颜色的机制。如果要仔细讲解这些，大概每个题目可以写5万字。
让机器看到光明
要让机器见光，最常用的就是所谓的光电转换模块。
19世纪物理学爆发时，物理学家观察到，当光线照射到某些金属上时，会产生电流，这就是所谓的光电效应。然而，直到1905年爱因斯坦发表了一篇关于光电效应的论文，即《关于光的发射和转化的一个启发式观点》，应用了普朗克关于光的粒子性的假设，解释了光电效应与光波长的关系，才奠定了光电效应的定量基础。爱因斯坦也因为这篇论文获得了1921年的诺贝尔物理学奖。
虽然爱因斯坦对现代物理学的贡献绝对配得上几个诺贝尔奖，但他唯一获得的诺贝尔奖不是因为相对论，而是因为光电效应。光电效应告诉我们，每个光子携带的能量只与它的波长有关，与光的强度无关。但是不同的物质在光电效应下要产生信号，它能感知的波长范围只和物质的电子构型有关。换句话说，一些物质只对特定波长的光有反应，超过这个波长就看不见了。
这里有一个美丽的巧合。20世纪半导体技术大爆炸后，最常用的半导体材料是硅，而硅的电子组态正好让它制成的光电二极管可以感知400nm1100nm波长的光，几乎覆盖了整个人眼的可见光波长，还有一点近红外。这种美丽的巧合让我们不用寻找其他特殊材料和工艺，就可以用硅半导体制作各种光敏元件。
让我们看看实际的部分。
数字16位串行输出颜色传感器IC——BH1749NUC
BH1749NUC是一款带IC总线接口的数字颜色传感器IC。IC可以检测红、绿、蓝(RGB)和红外线，并将其转换为数字值。高灵敏度、宽动态范围和出色的Ircut特性使ic能够获得精确的照度和环境光色温。是调节电视、手机、平板电脑液晶背光的理想选择。
应用电路
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