光谱传感微型化，为消费类和商业应用带来专业级性能-电子发烧友网

你对当前智能手机摄像头的色彩还原满意吗？是否设想过用智能手机或其他家电检测材料成分，甚至评估食品的新鲜度？微型光谱仪和多光谱相机等新兴图像传感技术有望提供有效且经济的解决方案。通过检测光谱信息而不仅仅是简单的RGB色彩信息，它们能够以经济的价格提供过去需要专业设备才能呈现的丰富信息。

据麦姆斯咨询介绍，超越人眼视觉的需求日益增长，以价格经济的传感器捕获光谱信息是这一趋势的重要部分。随着机器视觉能力的不断提高，支撑其图像分析的算法需要比传统RGB图像传感器更全面的输入数据。

应用机遇

智能手机为了追求差异化而不断增加更多的功能，光谱图像传感器有望成为下一个引爆点。2021年，德国研究中心弗劳恩霍夫ENAS宣布将制造一种用于智能手机的红外光谱仪，重量仅1克，成本仅为1美元。传统经典红外光谱仪往往重达几公斤，耗资数千美元。弗劳恩霍夫ENAS的低成本光谱仪将能够检测药物，测试空气质量，以及分析食品新鲜度。

比利时初创公司Spectricity则是一家将平价光谱传感商业化的知名公司。今年早些时候，该公司发布了其首款产品——一种小型化多光谱图像传感器，可检测可见光区域的16个色彩通道。与传统传感器相比，更高的光谱分辨率能够实现更准确的颜色再现，这意味着有望为智能手机提供更准确的色彩还原。而摄像头已经成为消费者选择智能手机的决定性因素之一。

Spectricity多光谱图像传感器S1

近期，Si-Ware Systems宣布与农业饲料专家Cargill Animal Nutrition达成合作协议，Si-Ware研发的基于MEMS傅里叶变换红外（FTIR）技术的近红外光谱分析平台“NeoSpectra”将被用于北美奶牛场。近红外光谱分析平台NeoSpectra基于Si-Ware独特的硅集成微光学系统技术（SiMOST），可使光谱仪的光学元件及迈克尔逊干涉仪在硅上构建多个光学元件，从而实现低成本、小型化的单芯片FTIR光谱仪。NeoSpectra平台的工作范围为1100nm ~ 2500nm的近红外光谱区，可用于各种应用领域的材料成分分析和识别。

NeoSpectra手持扫描仪

另一个可以通过光谱传感受益的消费类应用是可穿戴健康监测。虽然，现在的智能手表已经可以利用LED光传感器跟踪监测心率、血氧、睡眠和呼吸，但更复杂的传感器可以提供更强大的功能。例如，通过利用一种新兴的SWIR（短波红外）检测技术（如量子点），可以检测可见光和NIR（近红外）无法检测到的生物标志物。由此，可穿戴设备可以监测葡萄糖、乳酸、水合作用和酒精水平，为当前功能日益趋同的智能手表提供显著的差异化优势，大大增强了产品吸引力。

据麦姆斯咨询此前报道，苹果公司一项可追溯到Steve Jobs时代的“登月式”项目——无创连续血糖监测近期取得了突破。这项被苹果公司称为E5的“血糖监测”秘密工程的目标是测量人体内的葡萄糖含量，但是无需像传统方式那样刺破皮肤获取血液。倘若该项目成功商业化，将成为苹果又一项“史诗级”的功能，引领健康监测行业变革浪潮。

随着消费电子产品的发展，微型光谱仪和多光谱相机还有望在工业检测和机器人等领域取得进展。它们重量轻、成本经济，可以很容易地集成到现有设备中。其中，最有前景的应用是物体识别和材料区分，在区分人眼难以分辨的材料（如不同的塑料或油/水）时尤其有用。

展望

凭借微型光谱仪和多光谱传感器的紧凑性和经济性，它们有望为手持设备、便携式电子设备、可穿戴设备和工业成像检查设备带来新的功能。曾经实验室级设备专有的功能，未来可以广泛应用于智能手表、智能手机甚至扫地机等。