智能光学传感技术助力人机交互成为新“常态”

紧密的人机交互逐渐成为一种新“常态”。各种智能光学传感技术，使许多特定接口功能以及先进用户体验成为现实。

近年来，我们与电子设备的交互方式发生了显著变化。日常生活中，我们与各种设备进行直观互动，从早上起床就用智能手机查看新闻，到整天与半自动或全自动机器人密切合作。密切的人机互动正在成为新的“常态”。除了特定的接口功能外，这种人机互动新趋势还涵盖风格、设计、成本效益、鲁棒性和直观操作等。

艾迈斯欧司朗在LED、传感器和驱动器的应用和产品方面具有独特的优势。Julia Halasz是艾迈斯欧司朗雷根斯堡显示业务线负责人，就此主题做了如下分享：

Clemens，任何智能互动都离不开光学传感技术。目前，最受关注的功能是什么？

近年来，许多基于光学传感技术的功能都已成为标准配置：基于红外光谱的微型成像和投影解决方案，通过利用虹膜或面部识别技术等生物特征身份认证方法，推动了我们在智能门锁、解锁显示屏或在线支付等方面多种创新。

移动机器人等自动化机器需要的导航和智能避障解决方案，可通过以各种嵌入式3D视觉系统实现：主动立体视觉、结构光或基于飞行时间（ToF）的光学传感解决方案、安全集成VCSEL发射器和探测器等。人机协同的关键之一便是帮助机器全面了解其所处的环境。

先进的微投影解决方案，使机器能够指示其行动轨迹，方便人类了解并相应地调整自己的行为。比如，如果移动机器人及早提前指示将在接下来的数米内转弯，那么人类就可以提前避让。

如上所述，这不仅仅需要添加更多的控制和状态灯；更重要的是，必须有创新的人机接口，支持人类与这些机器的直观交互。

光学传感技术将推动实现哪些令人激动的功能变化？

智能表面为人机交互提供了全新的功能基础。它们由尺寸小巧的LED和光学传感组成。不可见光LED可以点亮自定义图案，包括个性化风格或响应式菜单控件。搭配接近传感器或光学式压力传感器，可实现隐藏复杂菜单选项内与当前环境无关的控件。

特别是光学压力传感器，可用于设备外壳，提供开关功能，实现高水平的防尘或防水控制。新冠疫情期间需要经常消毒，愈加体现了这一功能的重要性。

传统机械控制开关需要额外的涂层才能实现该功能，而且反复清洁往往存在使表面颜色老化的风险。嵌入式电容或电阻控件缺乏灵活性和操作韧性，操作时如果手指出汗或佩戴手套，电容开关（如调光器）的操作效果通常极差。

智能表面结合光学压力传感器，为设计时尚、灵活韧性的开关和简单、高性价比的响应式菜单控件提供了全新的机会。

另一项突破性光学传感技术是光谱传感，波长范围从UV-A/B/C光谱到可见光，再到近红外光谱和短波红外光谱。在过去，光谱传感需要通过庞大、复杂、极其高昂的光谱设备实现。而如今，所有部件都紧凑地集成在小巧的体积内，价格优惠，可大量部署应用。紫外光谱传感可用于监测皮肤暴露于紫外线辐射的情况，或用于验证UV-C消毒技术的消毒效果。

许多全新应用也正在评估开发中，包括用于检测电机和高压电网不良放电情况的探测技术。可见光到短波红外光谱范围内的光谱传感器可用于测量湿度，在与机器学习算法结合使用时，甚至可以辨别不同种类的材料。相关应用包括全自动地面清洁，或机器人需要从相同形状和/或颜色的物体中选择性拾取的情况。此时，传统摄像头系统用处不大，或需要额外的大量计算资源。

听起来仍有点像科幻小说。接下来，光学传感技术需要哪些突破，才能使这一切成为可能？

有趣的是，这些技术中有许多现在就可以使用，并且已经在进行可行性研究，以探索新的应用或功能。此前，这些应用或功能往往是无法以具有成本效益的方式实现，或者由于系统开销、尺寸和重量而无法得到可行的使用。

往往重要的是要从传统解决方案的概念中跳离，基于集成发射器和探测器的创新智能光学解决方案，重新开始探索新路径。相较于此前分离式照明/显示组件与传感组件，更小尺寸的发射器和传感器可以集成为更紧凑的模块，使得这些创新功能得以实现。

通过在狭小空间里协同各种技术，才能重新定义用户体验——这正是艾迈斯欧司朗正在做的：即刻行动，成就未来。