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(yīng)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(xué)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(yīng)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(xué)濾波器研制成的。

　　食物質(zhì)量檢測

　　根據(jù)該研究小組組長Anna Rissanen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(yīng)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(yīng)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(yīng)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。”

　　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(yīng)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Senop Oy公司(前身為Rikola公司)和Revenio公司。Senop Oy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(yīng)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(yīng)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(biāo)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(yīng)用方面主要由這些合作伙伴決定。”

　　殺蟲劑檢測

　　另一個應(yīng)用是德國弗勞恩霍夫研究所開發(fā)的HawkSpex應(yīng)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(yīng)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(yīng)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Ariel Raz和David Mendlovic共同成立，脫胎于特拉維夫大學(xué)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(yīng)用。Unispectral公司的首席商務(wù)官Amir Lehr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(biāo)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?！?

　　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(xué)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。”

　　根據(jù)使用環(huán)境要求由一個驅(qū)動器和相應(yīng)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。”

　　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(fēng)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(xué)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(yīng)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(zhǔn)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(yīng)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?！?

　　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(zhǔn)多個平臺，計劃于2018年開始部署產(chǎn)品，然后再進行擴張?！?