你對當前智能手機攝像頭的色彩還原滿意嗎？是否設想過用智能手機或其他家電檢測材料成分，甚至評估食品的新鮮度？微型光譜儀和多光譜相機等新興圖像傳感技術有望提供有效且經(jīng)濟的解決方案。通過檢測光譜信息而不僅僅是簡單的RGB色彩信息，它們能夠以經(jīng)濟的價格提供過去需要專業(yè)設備才能呈現(xiàn)的豐富信息。

據(jù)麥姆斯咨詢介紹，超越人眼視覺的需求日益增長，以價格經(jīng)濟的傳感器捕獲光譜信息是這一趨勢的重要部分。隨著機器視覺能力的不斷提高，支撐其圖像分析的算法需要比傳統(tǒng)RGB圖像傳感器更全面的輸入數(shù)據(jù)。

應用機遇

智能手機為了追求差異化而不斷增加更多的功能，光譜圖像傳感器有望成為下一個引爆點。2021年，德國研究中心弗勞恩霍夫ENAS宣布將制造一種用于智能手機的紅外光譜儀，重量僅1克，成本僅為1美元。傳統(tǒng)經(jīng)典紅外光譜儀往往重達幾公斤，耗資數(shù)千美元。弗勞恩霍夫ENAS的低成本光譜儀將能夠檢測藥物，測試空氣質(zhì)量，以及分析食品新鮮度。

比利時初創(chuàng)公司Spectricity則是一家將平價光譜傳感商業(yè)化的知名公司。今年早些時候，該公司發(fā)布了其首款產(chǎn)品——一種小型化多光譜圖像傳感器，可檢測可見光區(qū)域的16個色彩通道。與傳統(tǒng)傳感器相比，更高的光譜分辨率能夠?qū)崿F(xiàn)更準確的顏色再現(xiàn)，這意味著有望為智能手機提供更準確的色彩還原。而攝像頭已經(jīng)成為消費者選擇智能手機的決定性因素之一。

Spectricity多光譜圖像傳感器S1

近期，Si-Ware Systems宣布與農(nóng)業(yè)飼料專家Cargill Animal Nutrition達成合作協(xié)議，Si-Ware研發(fā)的基于MEMS傅里葉變換紅外（FTIR）技術的近紅外光譜分析平臺“NeoSpectra”將被用于北美奶牛場。近紅外光譜分析平臺NeoSpectra基于Si-Ware獨特的硅集成微光學系統(tǒng)技術（SiMOST），可使光譜儀的光學元件及邁克爾遜干涉儀在硅上構(gòu)建多個光學元件，從而實現(xiàn)低成本、小型化的單芯片F(xiàn)TIR光譜儀。NeoSpectra平臺的工作范圍為1100nm ~ 2500nm的近紅外光譜區(qū)，可用于各種應用領域的材料成分分析和識別。

NeoSpectra手持掃描儀

另一個可以通過光譜傳感受益的消費類應用是可穿戴健康監(jiān)測。雖然，現(xiàn)在的智能手表已經(jīng)可以利用LED光傳感器跟蹤監(jiān)測心率、血氧、睡眠和呼吸，但更復雜的傳感器可以提供更強大的功能。例如，通過利用一種新興的SWIR（短波紅外）檢測技術（如量子點），可以檢測可見光和NIR（近紅外）無法檢測到的生物標志物。由此，可穿戴設備可以監(jiān)測葡萄糖、乳酸、水合作用和酒精水平，為當前功能日益趨同的智能手表提供顯著的差異化優(yōu)勢，大大增強了產(chǎn)品吸引力。

據(jù)麥姆斯咨詢此前報道，蘋果公司一項可追溯到Steve Jobs時代的“登月式”項目——無創(chuàng)連續(xù)血糖監(jiān)測近期取得了突破。這項被蘋果公司稱為E5的“血糖監(jiān)測”秘密工程的目標是測量人體內(nèi)的葡萄糖含量，但是無需像傳統(tǒng)方式那樣刺破皮膚獲取血液。倘若該項目成功商業(yè)化，將成為蘋果又一項“史詩級”的功能，引領健康監(jiān)測行業(yè)變革浪潮。

隨著消費電子產(chǎn)品的發(fā)展，微型光譜儀和多光譜相機還有望在工業(yè)檢測和機器人等領域取得進展。它們重量輕、成本經(jīng)濟，可以很容易地集成到現(xiàn)有設備中。其中，最有前景的應用是物體識別和材料區(qū)分，在區(qū)分人眼難以分辨的材料（如不同的塑料或油/水）時尤其有用。

展望

憑借微型光譜儀和多光譜傳感器的緊湊性和經(jīng)濟性，它們有望為手持設備、便攜式電子設備、可穿戴設備和工業(yè)成像檢查設備帶來新的功能。曾經(jīng)實驗室級設備專有的功能，未來可以廣泛應用于智能手表、智能手機甚至掃地機等。

按應用和檢測波段細分的2033年微型光譜傳感市場（來源：《新興圖像傳感器技術及市場-2023版》）

當下蓬勃發(fā)展的新興圖像傳感器技術能夠?qū)崿F(xiàn)遠超傳統(tǒng)產(chǎn)品的分辨率和波長檢測范圍。這些新興的傳感技術有望在醫(yī)療保健、生物識別、自動駕駛、農(nóng)業(yè)、化學物質(zhì)和食品檢驗等眾多領域找到關鍵應用。IDTechEx預計，隨著自動駕駛和智能機器人等自主技術的日益重要，將助推新興圖像傳感器市場快速增長。

審核編輯 ：李倩