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光譜傳感在很多消費、工業和醫療領域被采用，可以完成很多新興的應用，如顏色提取、認證以及物質、材料、流體的光譜分析。提到光譜大家很容易想到造價昂貴的光譜儀設備，其實不然，現在芯片級的光譜技術支持下的光譜傳感器已經有了很多用例。 什么是光譜？ 光譜的定義是將復合光經過分光設備分成單色光，然后按波長大小排列在一起的圖譜。光譜和電磁波是密不可分，電磁波大家很熟悉，電磁波是在空間中傳輸的且具有周期性變化的電磁場。而電磁場我們都知道可以電生磁磁生電，它們兩個是一種相互依賴的關系。換句話說，電磁波是在空間中傳輸的一種能量，而這種能量它的頻率有大有小。因為速度都是光速，所以頻率的不同導致了其波長不同。從最小波長到最大波長，是從倫琴射線到X射線到紫外，然后是我們平常可見光，然后紅外、微波最后是無線波。每種波長都有其適合的應用。 光譜根據它的形成方式的不同，被分為三種類型。第一種是發射光譜，它主要是靠熱或者是電激勵而形成的，被熱和電激勵之后能自發光，譬如我們生活中的光源。發射光譜可以分為連續光譜、線性光譜和帶狀光譜。連續光譜整個的光譜是沒有任何缺失的，很好理解。線性光譜只在某一個特定的波長顯現光譜特征，在其他的部分是沒有光譜特征的。最后一種帶狀光譜帶狀方式在每個連續的波段是有光譜的，但是在某一個特定的波長，它是沒有光譜。 第二種是吸收光譜，利用紫外、可見、紅外對一個外界的光源做一個攝能。自然界所有物質都有著獨一無二的吸收光譜，吸收光譜大多數時候用來進行有機化合物的成分分析。第三種光譜是散射光譜，同樣需要紫外、可見或者是紅外來作為額外的光源來照。散色光譜的信號非常的弱，檢測這種光譜并不是很容易，需要一些特定的技術。 光譜傳感器相較顏色傳感器優勢在哪？又如何應用？ 顏色傳感器可以檢測顏色，為大家所熟知的是XYZ顏色傳感器和RGB傳感器，這種傳感器能直接檢測出顏色。光譜傳感器其實也是能夠顯示顏色的。那較之顏色傳感器，光譜傳感器能夠在檢測上發揮什么樣的優勢呢？ 我們知道基礎的三原色可以按照不同配比合成其他各種顏色，比如黃色可以由紅色和綠色調合出來，但是這種調合出來的顏色是沒有真正單波長黃色的光譜特征的。調合而來的顏色和單波長光的顏色看起來相同，但其實二者的光譜完全不同。光譜傳感器能夠匹配顏色還能匹配光譜，消除同色異譜的差錯。顏色檢測是光譜傳感器應用很多的一類場景，在工業和醫療場景，尤其是醫療診斷方向一直很實用。 物質分析也是光譜傳感器很常用一類應用，比如檢測某類水果中的糖分含量，檢測某類化學品中的組成成分。光譜檢測出來的光譜信息跟標準光譜信息去做比對，來判斷某類物質的含量。當然，這也需要配套的檢測算法共同實現。 目前，在智能家居、智能照明、醫療保健、工業檢測領域，光譜傳感器有著廣泛的應用。 光譜傳感芯片加持下的光譜傳感器 光譜傳感芯片的出現大大降低了實現光譜技術應用的成本和技術難度，不再需要昂貴的光譜儀等設備。目前國外光學傳感器廠商在光譜傳感芯片上技術實力會領先一些，比較知名的像艾邁斯的光譜傳感技術，在光譜傳感芯片上創新了納米光學干涉濾光片技術，可在寬溫度范圍內長時間正常使用和保持光譜穩定性。在高精度工藝技術加持下，可以創建針對不同光譜傳感要求進行優化的帶通和遮光濾光片。 光譜傳感器能夠檢測的通道越多，其設計就越復雜，還涉及很多芯片級的技術校準和光學級的技術校準。目前領先的光學傳感廠商能在光譜傳感芯片上能做提供11個測量通道，多通道也意味著匹配了多個并行ADC來穩定地實現信號處理，達到高分辨、高波長精度和幀率。 這種多通道高性能的光譜傳感器芯片有助于實現更出色的自動白平衡、更可靠的光源識別，并且集成光源閃爍檢測功能，更準確地再現色彩，最大限度地減少環境光源失真，從而獲得更清晰逼真的照片。 小結 目前光譜傳感在便攜設備領域進展很快，這也得益于光譜傳感芯片在微型化方向上的快速發展。在盡可能小的尺寸下提供更多通道的光譜測量，光譜傳感器能夠在很多新領域打開應用空間。 |
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