光学前沿研究及应用（光学双雄合并后首秀全景图）

智东西（公众号：zhidxcom）

作者 | ZeR0

编辑 | 漠影

智东西8月8日报道，在7月底举办的2022光学技术研讨会上，17位专家及业界领袖分享了全球光学技术巨头艾迈斯欧司朗发射和光传感的前沿产品和技术在移动可穿戴、AR/VR、智能座舱、智慧工业、植物照明、智慧家居等场景中的应用。

这是艾迈斯欧司朗合并后，首次全景式展示市场上最广泛的光学传感产品和方案组合。

其中，来自艾迈斯欧司朗的13位专家分享了前沿技术与解决方案，4位合作伙伴则分享了多场景的应用案例，包括基于LBS技术的光波导显示、智能驾驶HOD和LED告警、AI主动双目模组在消费机器人领域应用，以及智慧农业、植物工厂等。逾2000位业内领袖在线出席了此次论坛。

一、智能手机：自适应光线变化，智能灭屏节能

在移动与可穿戴领域，艾迈斯欧司朗在高精度、高灵敏、高能效与微型化的方向上持续创新。

随着智能设备屏占比越来越高，屏幕边框越来越窄，光传感器也随之演进，尺寸越变越小。当前艾迈斯欧司朗最新的光接近传感器已经能放在OLED屏下，而且不受OLED屏的本身发光以及低透过率的影响，这帮助手机腾出屏幕顶部宝贵的空间，使得灵活的工业设计变得可能。

在智能手机领域，艾迈斯欧司朗的光传感器应用主要分为两大部分：屏幕管理、影像增强。

艾迈斯欧司朗通过光谱传感器、色温传感器、环境光传感器、接近传感器的组合，实现更智能化、人性化的屏幕管理。

来电时，光接近传感器可以起到检测人是否存在的作用。人抬起手机准备接听来电，会有一个靠近触发的过程，如果没有感应器检测手机靠近人脸，电容屏可能会被脸部或者耳朵接触而产生误触发。此外，接电话时屏幕不会亮起来，及时感应接近并灭屏也起到了节约电能的作用。

环境光传感器分为三大类，最简单的是传统检测亮度的环境光传感器，其次是红绿蓝检测颜色传感器RGBCWF，再者是多区的光谱传感器。

在智能手机中，环境光传感器能智能调整屏幕的亮度，节约能耗，并随着环境色温变化做智能显示优化，更加贴合人眼的响应需求，同时实现对视力的保护。

面向摄像头3A提升，RGBCWF传感器相比普通摄像头的优势是响应速度快，并能获得更大的视场角，还集成有Flicker光源闪烁功能，可以检测环境光源的闪烁频率，消除闪烁的影响，以及提供准确的CCT信息。

相比RGBCWF传感器，光谱传感器则可以实现CCT精度的进一步提升，并能准确还原环境光源的光谱，去除反射光对CCT造成的误判。

除了优化摄像头白平衡及自动曝光之外，艾迈斯欧司朗还有多合一光飞行时间（ToF）激光传感器，用来优化摄像头的自动聚焦。其激光传感器实现了目前业界最小的封装，非常适合像智能手机或结构紧凑的工业设计的要求，里面集成了艾迈斯欧司朗自产自研的高性能光学滤膜，可以极大地抵御环境光红外线的干扰。

二、可穿戴设备：健康管理核心硬件，解锁AR设备更多潜能

在智能手环、智能手表、AR/VR眼镜等可穿戴设备领域，艾迈斯欧司朗的超薄环境光集成UVA检测传感器TSL25853P，除了可以自适应环境光调节屏幕背光外，还集成了紫外线检测，可实现户外紫外能量的预估。

在人们愈发重视的健康管理应用中，传感器被用于各种生命体征参数的采集，包括心率、血氧、心电图等。

实现健康监测有五大系统：最前端的是光电器件LED发光二极管、PD接收管，以及LED和PD集成在一起的器件；另外还需要模拟前端（AFE）来作为控制，AFE里有LED驱动，用于控制LED电流大小甚至占空比，以及PD信号读取，还有ACDC数据的读取；然后要把ACDC的信号传到MCU，再补充上算法，就可以得知心跳实际跳了多少下，以及实时的含氧量。

艾迈斯欧司朗新推出的AS705x模拟前端系列，具有可提高PPG测量性能的功能单元。艾迈斯欧司朗拥有目前市面上最小的AFE，非常适合听戴式设备或配件等空间有限的应用。同时，艾迈斯欧司朗为设备供应商提供一站式产品组合，包括AFE、定制光学前端和所有必要的构建模块。

在AR/MR应用中，佩戴检测、眼球追踪、手势识别、屏幕管理等功能都需要传感器。

艾迈斯欧司朗全新的Vegalas^TMRGB激光模块，将投影光学引擎大小缩减一半，使智能眼镜与消费者日常购买的普通眼镜一样轻便时尚。

AR眼镜的显示技术有三大块，一是被动式的微显示技术，二是主动式的微显示技术，三是近两年随着HoloLens 2兴起的一些扫描相关显示技术。

被动式的微显示技术包括较传统的LCD及现在AR眼镜市场比较主流的显示技术DLP和LCOS，加上RGB的LED或RGB的激光器作为光源；主动式的微显示技术，包括VR已经普遍采用的Micro OLED技术及备受期待的Micro LED技术；扫描显示技术基本上以LBS方案为主，即laser beam scanning技术。

目前艾迈斯欧司朗在其中的两个主要领域，即DLP/LCOS这样的LED微投影方案中提供LED光源，在LBS扫描显示技术上提供RGB激光器。

AR有针对显示器件一般的技术要求，像色域、亮度、对比度等，再加上使用在眼镜这样一个特殊的场景上，其增加了很多有挑战的技术要求，比如尺寸、重量、美观性、眼动范围和视野角等等。各项要求之间相互作用，在目前的技术水平下，取舍不可避免。现阶段AR显示技术没有万能的解决方案，需按需设置不同的优先级，进而决定相应的方案。

三、工业：ToF传感与图像传感双线创新

在智慧工业领域，艾迈斯欧司朗的光学传感技术得到广泛应用，包括笔记本电脑/PAD人体检测和手势识别，投影仪快速自动对焦和梯形校正，饮水机、智能水杯液位检测，扫地机器人、无人机避障/建图等众多场景。

由于具有自主算法和出色的光学滤光片，艾迈斯欧司朗ToF传感器（如TMF882X系列）具有极佳的抗阳光和油污干扰能力，推动了工业消费市场的创新应用。

其CMOS图像传感器的技术创新，广泛应用于3D人脸识别（脸部识别应用；智能门锁；刷脸支付）、工业机器人（实时定位：避障）、工厂/物流自动化（实时定位/测绘/避障；自动引导车；搬运机器人；自动仓储回收机器人）等场景。

其ToF产品被用在智能设备上时，可以实现检测到有人接近时才开启设备，从而更加省电。

艾迈斯欧司朗最新推出的新型Mira220图像传感器拥有高量子效率，堆叠式芯片设计采用了艾迈斯欧司朗的背照技术，将封装尺寸缩小到仅为5.3mm x 5.3mm，为智能眼镜和其它空间受限的产品制造商提供更大的设计灵活性。

由于尺寸极小，可低功耗运行，它同样适合无人机、机器人、智能门锁以及移动和可穿戴设备中的主动立体视觉或3D结构光系统。

四、医疗：助攻消费级及专业级消杀

在消杀市场，UV-C杀菌设备作为疫情时代的重要防控手段之一，正越来越多地受到社会关注。其中UV-C LED由于体积小便于设计、安全无汞等优点，正逐渐渗透家电、流水、医疗等消费级与专业级消毒应用中。

紫外消毒可以分为三类市场：一是表面消毒，包括一些公共区域、医院污染区表面、冷链物流及食品生产线等，这种大规模的表面消毒目前主要由UV-C灯管占据，当UV-C LED效率逐渐提升以后，其目标在于大面积地取代UV-C灯管；二是空气消毒，包括并不限于大型的通风系统，还有家用的小型空调；三是水消毒，市面上很多饮水机厂商已经开始引入了UV-C，包括UV-C LED。

现阶段UV-C LED的效率还远不如UV-C灯管，但从长期来看，UV-C LED将持续降本增效，逐渐向市场推开。

艾迈斯欧司朗展示的UV-C LED产品，提供了一种比传统光源尺寸更小、更可靠和可持续的解决方案，为空气净化和表面消毒设备的制造商提供了新的机会。其可见激光技术不仅用于工业（如绿色激光二极管用于水平仪、中长距离ToF测距，大功率蓝色激光二极管用于材料加工），同样在各种医学公司/实验室/初创公司，用于医用激光二极管开发新的诊断方法和工具，如DNA分析、食品安全、流感类型分析等。

此外，艾迈斯欧司朗还展示了医疗应用中最小的数字化相机模组NanEye 相机模组，应用于一次性内窥镜、牙科影像等场景。

据艾迈斯欧司朗专家估算，目前UV-C LED小功率10毫瓦左右基本适用于消费类和后装市场。工业和专业市场则需要50毫瓦乃至100毫瓦以上的单颗产品。除了现有的中小功率以外，艾迈斯欧司朗的17毫瓦、80毫瓦、超过100毫瓦产品均在逐渐开发中，预计在今年年底到明年中间推出。

五、智能座舱：为智能驾驶升级安全系数

艾迈斯欧司朗还展示了在汽车移动应用领域的创新，包括高性能车载位置传感和高精度电池能量计量、可见光在数字汽车座舱的沉浸式氛围体验与人机互动，以及智能座舱中的传感应用。

在智能座舱应用，艾迈斯欧司朗重点介绍了用于舱内三大应用的光源解决方案，包括用于DMS、IMS的VCSEL、IRED，2D/3D方案，手势识别产品方案，方向盘离手检测（HoD），HUD抬头显示，以及环境光等光传感器在舱内应用中的方案设计、技术原理等。

驾驶员状态监测（DMS），包括瞌睡或视线偏移等危险动作监测，舱内身份的识别和认证，以及多模块联动的根据驾驶员眼神调节HUD的位置和亮度等。

手势识别系统，如通过娱乐系统中控的人机互动，调整门窗、内饰灯控制等。手势识别除了在主驾驶位使用，在副驾驶甚至是后排也可以安装，方便人机互动。

舱内监测系统（IMS），如安全带佩戴检测，乘客/孩童/宠物/物品等的遗留检测等。这也是一个可以应用于副驾驶、后排等的应用，也会配合像安全气囊等不同方案间联动。

六、智能农业：向植物照明提供更灵活选择

植物照明有三个比较重要的应用，分别是温室、室内种植、消费类。

这三个领域种植的作物各不相同：温室以花卉和果蔬为主，室内种植以绿叶类蔬菜、特殊经济作物为主，消费类以食用蔬菜、观赏性花卉为主。因应用形式不同，它们对光的要求也不一样。

温室类市占率超过50%，上面会有玻璃棚等透明的棚，这种应用的特点是以补充照明为主，客户在大多数情况下会选择高效率、长寿命、大功率的LED；室内和垂直种植类市占率超过30%，应用特点是在工作环境中没有太阳光、自然光，需要用人工光来做主导，主要选择的LED是中功率和大功率的组合；商铺和家庭种植类的市占率约为10%，它因为直接走向终端，所以对于整个成本的要求非常敏感，LED体系以中小功率的产品为主。

植物照明的灯具设计会有许多考量，其中光谱、可靠性、性能、能耗等四点非常重要。植物的不同发育阶段，会采用不同的光谱来帮助植物生长，比如发芽阶段增加蓝光，成长阶段增加红光，开花阶段增加远红光。

艾迈斯欧司朗在植物照明领域已经深耕多年，其最新的OSLON Optimal LED，系列产品包括深红光（Hyper Red, 660nm）和远红光（Far Red, 730nm）（已上市）、深蓝光（Deep Blue, 450nm）和植物白光（Horti White）（预计Q3上市），不同彩光和白光的组合，满足了不同植物照明应用的光谱要求，为植物照明设备制造商提供了更大灵活性。

此外，论坛上艾迈斯欧司朗还介绍了最新的多用途AS7343光谱传感器，结合了可见光与红外（IR）传感器的14通道光谱分析和XYZ功能，对人眼感知到的色彩和光强进行测量，帮助需要多通道颜色分析和XYZ传感的开发人员，实现更大灵活性和更快速的测量，广泛适用于植物园艺场景。

结语：聚焦三大技术平台，支撑光学应用创新

今年是艾迈斯欧司朗合并的一周年，从这场光学技术论坛，我们看到艾迈斯欧司朗作为光学技术的领导厂商之一，如何通过技术创新与产品组合为从消费级到工业、医疗、农业、汽车等多元场景的应用提供光学解决方案的支撑。

艾迈斯欧司朗高级副总裁陈平路总结说，艾迈斯欧司朗去年营收约达50亿欧元，在全球拥有超过2万名员工、2万多个客户，当前聚焦在传感、光源和可视化三大领域。

“你会看到在三大技术平台上，各种的器件、模组、算法和传感器的一个集合，会使我们公司能在各个领域应用上提供完整的、全套的光学解决方案。”陈平路谈道，在半导体及光学行业，除了艾迈斯欧司朗之外，没有任何一家公司可以在三大技术平台上所有的核心器件、传感和算法、集成方案上能提供如此全面的解决方案，也正因此，艾迈斯欧司朗是光学传感器领域里无可争议的光学解决方案领导者。

,