RGB カラー・センサの 基礎と応用

特集＊新時代のセンサ入門
第6章
ホワイト・バランス，色識別，
色管理などに用途が広がる！
RGB カラー・センサの
基礎と応用
伊藤 勉/鈴木 弘一
Tsutomu Ito/Koichi Suzuki
カラー・プリンタや携帯端末のディスプレイをはじ
め，少し前まではモノクロが主流だったものまでカラ
採用しているタイプと，透明パッケージを採用してい
るタイプがあります．R/G/B 単色タイプは，外周器
ー化が浸透しています．このような中で，カラーをよ
に遮光性パッケージを採用しています．
りきれいに，より忠実に再現したり，カラーを識別し
たいというニーズが増えています．
RGB3 チャネル・タイプと単色タイプは，分光感度
特性が異なっています．これは，近赤外の 2 次透過を
なかには，色彩計ほどの精度は必要ないにしても，
簡単に色情報を取り込み，ある程度の精度で制御した
カットするフィルタが異なるためです．
いという要望があります．そのような用途に最適なの
が，RGB カラー・センサです．
この章では浜松ホトニクス㈱の RGB カラー・セン
サの実例とその応用例を紹介します．
RGB カラー・センサとは？
RGB カラー・センサは，波長が 380 n ∼ 780 nm の範
■ センサの構造
構造と外形寸法を図 1 と図 2 にそれぞれ示します．
● RGB3 チャネル・カラー・センサ S7505 − 01
S7505 − 01 や S9032 − 02 は，シリコン受光素子のフ
ォト・ダイオード・チップ上に赤
（R）
，緑
（G）
，青
（B）
のカラー・フィルタを直接形成しています．カラー・
フィルタは近赤外域に 2 次透過があるため，不要な赤
外光成分をカットするために，その上に赤外吸収フィ
囲の可視光線領域を赤（R），緑（G），青（B）それぞれ
の色信号に分けて検出できるセンサです．従来，
S9032 01
S9032-01
RGB の色信号を検出するには，色フィルタを組み合
わせたり，RGB 各色の光源を使う方法がありました．
RGB カラー・センサは，センサ自体に色フィルタ
を組み込んだ構成であり，一つのセンサで RGB の検
出ができるため，従来に比べて容易に色信号を検出で
きます．つまり，3 チャネルのフォト・ダイオードに
RGB 各色の光学フィルタを組み合わせた構造で，基
（a）RGB3チャネル・カラー・センサ
S6428-01
S6428 01
S6430 01
S6430-01
本特性はフォト・ダイオードと同じです．
■ 製品ラインナップ
S7505 01
S7505-01
主な RGB カラー・センサを表 1
（ 次頁）に示します．
写真 1 は，その外観です．RGB カラー・センサは，
RGB3 チャネル・タイプと R/G/B 単色タイプに大別
できます．
RGB3 チャネル・タイプには，遮光性パッケージを
S6429 01
S6429-01
（b）単色カラー・センサ
〈写真 1〉RGB カラー・センサの外観
［浜松ホトニクス㈱］
Keywords
分光感度特性，RGB3 チャネル・タイプ，単色タイプ，赤外吸収フィルタ，S7505 − 01，S9032 − 02，S6428 − 01，S6429 − 01，
S6430 − 01，液晶ディスプレイ，LED バック・ライト，カラー・フィードバック・システム，色識別装置，色管理，C9303，C9315，
冷陰極管，CCFL，I − V 変換回路，CIE．
2003 年 12 月号
181
〈表 1〉RGB カラー・センサの仕様［浜松ホトニクス㈱］
型 名
S7505 − 01
S9032 − 02
B：1.5 × 1.5 × 2，G および R：1.5 × 1.5
φ 2，3 分割
（RGB）
単位
受光面サイズ
mm
感度波長範囲
nm
B
G
R
B
G
R
400 ∼ 540
480 ∼ 600
590 ∼ 720
400 ∼ 540
480 ∼ 600
590 ∼ 720
最大感度波長
nm
460
540
620
460
540
620
受光感度＠λp
A/W
0.18
0.23
0.16
0.18
0.23
0.16
暗電流 @VR ＝ 1 V
pA
10（全素子合計）
（全素子合計）
5
上昇時間 @VR ＝ 0 V，RL ＝ 1 kΩ
μs
0.5
（1 素子当たり）
0.2
（1 素子当たり）
端子間容量 @VR ＝ 0 V，f ＝ 10 kHz
pF
150
感度波長半値幅
nm
90
外周器
─
80
（1 素子当たり）
60
40
（1 素子当たり）
70
90
遮光性パッケージ
60
70
透明パッケージ
（a）RGB3 チャネル・タイプ
型 名
S6428 − 01
（B）
単位
S6429 − 01
（G）
S6430 − 01
（R）
受光面サイズ
mm
2.4 × 2.8
2.4 × 2.8
2.4 × 2.8
感度波長範囲
nm
400 ∼ 540
480 ∼ 600
590 ∼ 720
最大感度波長
nm
460
540
660
受光感度 @ λp
A/W
0.22
0.27
0.45
暗電流 @VR ＝ 1 V
pA
5
上昇時間 @VR ＝ 0 V，RL ＝ 1 kΩ
μs
0.5
端子間容量 @VR ＝ 0 V，f ＝ 10 kHz
pF
感度波長半値幅
nm
外周器
─
200
90
70
90
遮光性パッケージ
（b）RGB 単色タイプ
〈図 1〉RGB カラー・センサの構造
赤外カット・フィルタ
赤外カット・フィルタ
リード・フレーム
リード・フレーム
S7505-01 は
遮光性パッケージ，
S9032-02 は
透明パッケージ
遮光性パッケージ
フォト・ダイオード
フォト・ダイオード
カラー・フィルタ（R，G，B 一式）
（a）RGB 3 チャネル・カラー・センサ
カラー・フィルタ（R，G，B の
いずれか一つ）
（b）単色カラー・センサ
〈図 2〉RGB カラー・センサの外形
9.0
単位：mm
フィルタ
3.2×3.2×t 0.75
受光部
1
アノード（R）
2
カソード（共通）
3
アノード（G）
6
RB
G
5
4
アノード（B）
カソード（共通）
N.C.
カソード
アノード
受光部（2.8×2.4）
フィルタ
（a）S7505-01
フィルタ
8.0
6.0
5 カソード
（共通）
4
アノード
（R）
B B
G R
受光部
4.1
N.C.
4.8
6
9.6
1.5 1.5
1.5 1.5
アノード 1
（B）
カソード 2
（共通）
3
アノード
（G）
0.2
0.2
（b）S9032-02
（c）S6428-01, S6429-01, S6430-01
ルタを構成し，不要な赤外成分の入射光を除去し，
● RGB3 チャネル・カラー・センサ S9032 − 02
RGB 可視光域にだけ感度をもつようにしています．
また，S7505 − 01 は外周器に遮光性パッケージを採用
これは直径 2 mm の円状の受光部を R/G/B に 3 分割
した形状です．小さなエリアで RGB 検出ができるた
しており，外乱光が入射しにくい構造です．
め，色バランスを見るのに都合が良い形状です．図 3
182
2003 年 12 月号