在最近的幾個月，世界各地的許多機構(gòu)在小型超光譜成像和傳感器件的開發(fā)與應用方面取得了巨大進步。尤其是芬蘭、德國和以色列研究人員的新成果促進了寬頻傳感技術(shù)的普及。

基于法布里-珀羅干涉儀的可調(diào)濾光器

智能手機功能集成

芬蘭國家技術(shù)研究中心的一個研究小組被報道去年年底將一種新型光學傳感器移植到蘋果手機的鏡頭上，從而制造出全球第一臺超光譜移動設(shè)備。

近些年，這個小組開發(fā)出多種不同類型的新穎超光譜成像設(shè)備，其應用范圍包含從皮膚癌檢測到無人機環(huán)境監(jiān)測，以及立方體衛(wèi)星上的輕型相機等。這些成像設(shè)備都是基于法布里-珀羅干涉儀可調(diào)諧光學濾波器研制成的。

食物質(zhì)量檢測

根據(jù)該研究小組組長AnnaRissanen的介紹，他們最近開發(fā)出一種新型基于微機電系統(tǒng)的法布里-珀羅干涉儀，這種干涉儀可以大規(guī)模制作，并且成本低廉，適用于智能手機中。

Rissanen說到：“我們想證明利用微機電法布里-珀羅干涉儀技術(shù)，可以將普通的蘋果手機轉(zhuǎn)變成超光譜成像設(shè)備。”

根據(jù)有關(guān)傳統(tǒng)超光譜成像器件工作的經(jīng)驗，該小組相信隨著波長范圍的不同這項新技術(shù)將會在許多的領(lǐng)域得到應用?，F(xiàn)在他們已經(jīng)在食物質(zhì)量檢測和人體健康監(jiān)控方面展開研究。

Rissanen表示：“完全開發(fā)應用這項技術(shù)的重點在于這些超光譜數(shù)據(jù)是否能夠應用到程序算法之中，這是我們利用新方法理解周圍事物的關(guān)鍵?！?/p>

根據(jù)保密協(xié)定，她還不能透露這個即將商業(yè)化的微機電超光譜成像儀的細節(jié)信息，但是Rissanen表示她們正打算接洽不同類型的合作公司、供應鏈以及終端用戶需求，從而尋找更多的商業(yè)化途徑。

近年芬蘭國家技術(shù)研究中心已經(jīng)與許多知名和初創(chuàng)公司建立了穩(wěn)固的合作關(guān)系。這其中包含了SenopOy公司(前身為Rikola公司)和Revenio公司。SenopOy公司協(xié)助國家技術(shù)研究中心進行超光譜成像儀在無人機應用方面的商業(yè)化。而Revenio正進行用于皮膚癌檢測的超光譜相機的商業(yè)開發(fā)。

Reaktor空間實驗室也在積極研究將超光譜成像儀應用到立方衛(wèi)星上。

Rissanen表示：“作為一個研究機構(gòu)，芬蘭國家技術(shù)研究中心不會賣產(chǎn)品，我們的目標是與公司進行合作，致力于這種新型成像儀的商業(yè)開發(fā)。市場以及應用方面主要由這些合作伙伴決定?！?/p>

殺蟲劑檢測

另一個應用是德國弗勞恩霍夫研究所開發(fā)的HawkSpex應用，它利用集成超光譜成像的智能手機進行食品安全監(jiān)測，可以用于檢查蘋果表面的藥物殘留。

實驗室版本的初始應用已經(jīng)在弗勞恩霍夫研究所成功試用了，在今年晚些時候?qū)⑼斗派虡I(yè)應用。

另外，一家以色列初創(chuàng)公司Unispectral也在開發(fā)新型超光譜數(shù)字成像設(shè)備。該公司于2016年3月由ArielRaz和DavidMendlovic共同成立，脫胎于特拉維夫大學的一個超光譜研究項目。

除了用在智能手機上，該公司還堅信這種新技術(shù)可以在蓬勃發(fā)展的機器視覺領(lǐng)域得到大量應用。Unispectral公司的首席商務官AmirLehr解釋道：“現(xiàn)代大多數(shù)采集到的圖像都被存儲、分享以及呈現(xiàn)出來，而這個成像技術(shù)的目標在于模仿人類的眼睛。未來，我們相信絕大多數(shù)的采集圖像將會用于計算決策分析?！?/p>

多數(shù)現(xiàn)代相機能夠模仿人眼，可以接收波長在400到670納米之間的光線，并按照貝爾模板圖像分為紅綠藍三種像素點。而特有的CMOS傳感器能夠接收近紅外光，波長可達到1000nm左右。

根據(jù)Lehr的介紹，這種傳感器在接收光波長方面具有靈活性，既能接收可見光也能接收不可見光，這有利于增強其在弱光等環(huán)境下的成像能力。

可調(diào)波長

這種靈活性得益于一個可調(diào)節(jié)波長的濾光器，它是一種可以用作法布里-珀羅干涉儀的微機電器件。這意味著Unispectral研究小組可以移除兩個平行的光學表面，同樣實現(xiàn)精確選擇透射光頻率。

Lehr說到：“濾光器的設(shè)計以及表面涂層決定了濾光器的透射曲線。這種濾光器被集成到相機鏡頭中，從而取代或者增添到貝爾紅綠藍圖像模板中?！?/p>

根據(jù)使用環(huán)境要求由一個驅(qū)動器和相應的算法控制相機和濾光器，常規(guī)的CMOS傳感器結(jié)合這個濾光器后，能在400nm-1000nm的范圍內(nèi)實現(xiàn)超光譜成像。他指出：“與不同的光傳感器結(jié)合將會得到不同波長范圍的成像?！?/p>

這一技術(shù)已經(jīng)得到關(guān)注。就在一年前，Unisepctral完成了由以色列風險投資基金(JVP)領(lǐng)銜的750萬美元首輪融資，投資者包括羅伯特博世創(chuàng)業(yè)資本、三星催化基金以及特拉維夫大學技術(shù)創(chuàng)新動力基金。Unispectral公司已經(jīng)認定了一些潛在的商業(yè)應用。

隨著Lehr所描述的這種超光譜傳感技術(shù)的普及，這將會給制藥、精準農(nóng)業(yè)和智能食品等行業(yè)帶來利好。

Lehr說到：“我們相信與食品相關(guān)的成熟應用將會是這項技術(shù)的早期采用者，無論是在B2B市場還是在B2C市場?！?/p>

雖然現(xiàn)階段有關(guān)技術(shù)細節(jié)還無從得知，他表示該公司目前正與一些全球領(lǐng)先的公司接洽，致力于將這項新技術(shù)推向市場。

他表示：“我們目前正瞄準多個平臺，計劃于2018年開始部署產(chǎn)品，然后再進行擴張?！?/p>

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