光学传感器的应用实例，光学传感与检测
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|智迪西（公众号：zhidxcom）
作者| ZeR0
编辑| 莫莹
智东西8月8日宣布，在7月底举办的2022光子技术研讨会上，17位专家和行业领袖将了解全球光子技术巨头AMS和欧司朗在发光和光学传感领域的最新成果，分享移动设备上的产品和技术。可穿戴设备、AR/VR应用、智能座舱、智能工业、工厂照明、智能家居等场景。
这将是自艾迈斯半导体和欧司朗合并以来，该公司首次以全景形式展示市场上最广泛的光学传感产品和解决方案组合。
其中，来自艾迈斯半导体和欧司朗的13位专家将分享前沿技术和解决方案，4家合作伙伴将开发基于LBS技术的光波导显示、智能驾驶HOD和LED报警、AI主动双目模组等，我们分享了在多种场景，包括使用情况。来自消费机器人、智慧农业、植物工厂等领域的2000余名行业领袖参加了线上论坛。
1. 智能手机：适应光线变化、智能关屏、节能在移动和可穿戴领域，艾迈斯半导体和欧司朗不断朝着高精度、高灵敏度、高能效和小型化方向创新。
随着智能设备的屏占比越来越高，屏幕边框越来越窄，光传感器也进化、变得更小。现在，艾迈斯半导体和欧司朗最新的光学接近传感器可以放置在OLED 屏幕下方，并且不受OLED 屏幕自身发光或低透射率的影响，让手机能够释放屏幕上方的宝贵空间，并实现灵活的工业设计。成为可能。
在智能手机领域，ams和欧司朗的光传感器应用主要分为两部分：屏幕管理和图像增强。
艾迈斯欧司朗通过光谱、色温、环境光和接近传感器的组合提供更加智能和用户友好的屏幕管理。
当有电话进来时，光学接近传感器会检测到有人的存在。当一个人拿起手机接听来电时，就会发生接近触发过程。如果没有传感器来检测手机何时靠近人脸，则面部接触可能会意外触发电容式屏幕。或耳朵。此外，接听电话时屏幕不会打开，通过检测接近度并及时关闭屏幕也有助于节省电量。
环境光传感器分为三大类。最简单的一种是检测亮度的传统环境光传感器，然后是红绿蓝颜色传感器RGBCWF，第三种是多区域光谱传感器。
在智能手机中，环境光传感器智能调节屏幕亮度以节省能耗，并根据环境色温的变化进行智能显示优化，在保护人类视力的同时，能够更贴合眼睛的反应需求。
在相机3A升级中，RGBCWF传感器相比普通相机具有响应速度更快、视野更宽的优点，并且可以检测环境光源的闪烁频率，消除环境光源的影响，功能也集成在一起。提供准确的CCT 信息。
与RGBCWF传感器相比，光谱传感器可以进一步提高CCT的精度，准确还原环境光源的光谱，消除反射光造成的CCT误判。
除了优化相机的白平衡和自动曝光外，艾迈斯欧司朗还配备了一体化飞行时间(ToF) 激光传感器，可优化相机的自动对焦。该公司的激光传感器提供业界最小的封装，使其非常适合智能手机和紧凑型工业设计的要求，并集成了AMS和欧司朗制造和开发的高性能光学滤波器，以减少环境光，具有出色的抗红外能力辐射。光线的干涉。
2.可穿戴设备：在健康管理核心硬件、智能手环、智能手表、AR/VR眼镜等可穿戴设备领域，进一步发挥AR设备潜力，艾迈斯欧司朗超薄环境光集成UVA检测传感器TSL25853P，除了调整屏幕背光以匹配环境光外，还集成了紫外线检测以估算室外紫外线能量。
在日益流行的健康管理应用中，传感器被用来采集各种生命体征参数，包括心率、血氧、心电图等。
实现健康监测主要有五个系统，最前端的是光电器件：LED发光二极管、PD接收管以及LED和PD集成器件，同时还需要模拟前端（AFE）。 AFE有一个LED驱动器，用于控制LED电流大小和占空比，读取PD信号，读取ACDC数据，必须将ACDC信号发送到AFE。通过在MCU中添加算法，您可以实时了解实际心率和氧气浓度。
艾迈斯欧司朗新推出的AS705x 模拟前端系列配备了可提高PPG 测量性能的功能单元。艾迈斯欧司朗拥有当今市场上最小的AFE，非常适合空间有限的应用，例如耳戴式设备和配件。同时，艾迈斯欧司朗为设备供应商提供一站式产品组合，其中包括AFE、定制光学前端以及所有必要的组件。
AR/MR 应用需要传感器来实现佩戴检测、眼球追踪、手势识别和屏幕管理等功能。
艾迈斯欧司朗全新VegalasTM MRGB激光模块将投影光学引擎的尺寸缩小了一半，使智能眼镜像消费者日常购买的普通眼镜一样轻巧时尚。
AR眼镜的显示技术分为三个主要部分。一是无源微显示技术，一是有源微显示技术，三是近两年随HoloLens 2引入的扫描相关显示技术。
无源微显示技术包括更传统的LCD、DLP和LCOS，它们是目前AR眼镜市场的主导显示技术，以及作为光源的RGB LED或RGB激光器。有源微显示技术包括广泛使用的Micro。在VR、OLED技术以及备受期待的Micro LED技术中，扫描显示技术基本上都是基于LBS解决方案，即激光束扫描技术。
目前，艾迈斯欧司朗在两个主要领域提供LED 光源：DLP/LCOS 等LED 微投影解决方案和LBS 扫描显示技术中的RGB 激光器。
AR对显示设备有共同的技术要求，如色域、亮度、对比度等。此外，当用于眼镜等特殊场景时，还增加了许多高难度的技术要求，例如尺寸、重量、美观等。鉴于当前的技术水平，由于眼睛运动范围和视角等各种要求相互作用，权衡是不可避免的。现阶段AR显示技术还没有通用的解决方案，确定相应的解决方案需要根据自己的需求设置不同的优先级。
3.工业：ToF传感和图像传感双线创新在智能工业领域，ams和欧司朗的光学传感技术广泛应用于笔记本电脑/PAD的人体检测和手势识别、投影仪的高速自动对焦和梯形校准、水等。广泛使用，包括。饮水机、智能水杯液位检测、清洁机器人、无人机避障/测绘等众多场景。
艾迈斯欧司朗ToF 传感器（如TMF882X 系列）凭借独立的算法和卓越的光学滤波器，具有出色的抗阳光干扰和油污染能力，促进工业消费市场的创新应用。
该公司的CMOS图像传感器创新包括3D面部识别（面部识别应用、智能门锁、面部识别支付）、工业机器人（实时定位：避障）、工厂/物流自动化（实时定位/建图/�**铮� 、物体避让、自动导引车、搬运机器人、自动仓储和回收机器人等）等场景。
该公司的ToF 产品可与智能设备配合使用，允许设备仅在有人靠近时才打开，从而节省更多电量。
艾迈斯欧司朗最新推出的Mira220 图像传感器具有高量子效率，并在其堆叠芯片设计中采用了艾迈斯欧司朗的背照式技术，将封装尺寸缩小至仅5.3 mm x 5.3 mm，非常适合智能眼镜和其他应用。空间。提高设计灵活性。
由于其尺寸非常小且功耗低，它还适用于无人机、机器人、智能门锁、移动和可穿戴设备中的主动立体视觉或3D结构光系统。
4、医疗：支撑消费级、专业级消毒在消毒市场中，UV-C灭菌设备作为疫情时代重要的防控手段之一，越来越受到社会的关注。其中，UV-C LED凭借其体积小、设计简单、安全、无汞的特点，正逐渐进军家用电器、供水和医疗保健等消费级和专业级消毒应用。
紫外线消毒市场可分为三类。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、食品生产线等。这种大规模的表面消毒目前以UV-C为主。 UV-C LED的效率逐渐提高后，目标是大规模取代UV-C灯，其次是在大型空调系统中取代UV-C灯，包括但不限于大型通风系统和小型家用空调。消毒。第三种选择是商业水消毒。许多饮水机制造商开始采用UV-C，包括UV-C LED。
目前UV-C LED的效率远低于UV-C灯管，但从长远来看，UV-C LED将不断降低成本、提高效率，并将逐步推向市场。将。
艾迈斯欧司朗展出的UV-C LED 产品提供了比传统光源更小、更可靠和可持续的解决方案，为空气净化和表面消毒设备制造商带来了新的机遇。其可见激光技术不仅应用于工业领域（用于水平、中距离和远距离ToF测距的绿色激光二极管，用于材料加工的高功率蓝色激光二极管等），而且还应用于各种医疗公司/实验室/初创企业。到过。开发用于医用激光二极管的新诊断方法和工具，包括DNA 分析、食品安全和流感类型分析。
此外，艾迈斯欧司朗还展示了NanEye相机模组，这是最小的医疗应用数码相机模组，可用于一次性内窥镜、牙科成像等场景。
据ams和欧司朗专家估计，目前10毫瓦左右的低功率UV-C LED基本适合消费和售后市场。工业和专业市场需要超过50 mW 甚至100 mW 的单一产品。除了现有的中小功率产品外，ams和欧司朗的17mW、80mW、100mW以上的产品也在逐步开发中，预计今年年底到明年年中发布。
5、智能座舱：提升智能驾驶安全系数AMS和欧司朗也在汽车移动应用领域进行创新，包括高性能车辆位置传感、高精度电池电量测量、数字汽车中的可见光沉浸式氛围体验.我已经证明了。驾驶舱智能驾驶舱中的人机交互和传感应用。
在智能座舱应用中，艾迈斯欧司朗开发了适用于DMS 和IMS 的VCSEL 和IRED、2D/3D 解决方案、手势识别产品解决方案以及方向盘放手检测(HoD)，适用于座舱内的三个主要应用： 专注于光源解决方案。 HUD 平视显示器和车辆内部应用中的环境光等光传感器的解决方案设计和技术原理。
驾驶员状态监控（DMS）包括对困倦和视力不平衡等危险行为的监控、车辆内部的识别和认证，以及调整HUD的位置和亮度以匹配驾驶员眼睛的多模块协调将会出现。
手势识别系统用于中央控制娱乐系统进行人机交互、调节门窗、控制车内照明等。手势识别除了主要用在驾驶座外，还可以安装在乘客座和后座上，方便人机交互。
舱内监控系统（IMS），例如安全带检测、乘客/儿童/宠物/留守人员检测。该应用程序可应用于副驾驶和后排座椅，也可与安全气囊等各种解决方案配合使用。
6、智慧农业：为植物照明提供更灵活的选择植物照明有三大重要应用：温室、室内种植、消费。
这三个地区种植的农作物有所不同。温室栽培以花卉、果蔬为主，室内栽培以绿叶蔬菜和特种经济作物为主，消费作物以食用蔬菜和观赏花卉为主。不同的应用形式有不同的光照要求。
温室占市场50%以上，其�**沧安Ａ锏韧该髋铮渲饕氐闶怯米鞑钩湔彰鳎突Ф愿咝省⒊な褂檬倜透咂分矢行巳ぁＲ蜒≡瘛� -大功率LED；室内垂直种植市场占有率超过30%，应用特点是工作环境无太阳光或自然光，以人工光为主，主要选择中功率和中功率LED的组合高功率；用于商店和家庭种植这一类别的市场份额约为10%，直接连接终端，因此对整体成本要求非常敏感LED系统主要是中小型的电力产品。
植物照明灯具的设计需要考虑很多因素，但有四点至关重要：光谱、可靠性、性能和能耗。植物发育的各个阶段采用不同的光谱来促进植物生长，如发芽期蓝光、生长期红光、开花期远红光等。
艾迈斯欧司朗深耕植物照明领域多年，其最新的OSLON Optimal LED系列产品包括Hyper Red（660nm）、Far Red（730nm）（已上市）和Deep Blue（深蓝，450nm）。包括。和Horti White（预计在第三季度上市），彩色光和白光的不同组合满足各种植物照明应用的光谱要求，为植物照明设备制造商提供更大的灵活性。
此外，ams欧司朗还在论坛上推出了其最新的多功能AS7343光谱传感器。该传感器将14 个光谱分析通道与可见光和红外(IR) 传感器的XYZ 功能相结合，以测量人类感知的颜色和光强度。它可以帮助需要多通道颜色分析和XYZ传感的开发人员实现更大的灵活性和更快的测量，并且可以广泛应用于植物园艺场景。
结论：我们将重点关注支持光学应用创新的三个关键技术平台。今年是艾迈斯半导体与欧司朗合并一周年。通过本次光学技术论坛，我们将讨论领先制造商之一艾迈斯半导体如何了解欧司朗和欧司朗如何携手合作，为从消费类到工业、医疗、农业、汽车和其他不同场景的应用提供光学解决方案。
ams欧司朗高级副总裁陈平禄表示，ams欧司朗去年营收达到约50亿欧元，在全球拥有超过2万名员工和2万名客户，目前正专注于传感业务，总结说他们正在重点关注三个主要领域光。源和可视化字段。
“三大技术平台上各种器件、模块、算法和传感器的集合，表明我们可以为各个领域的应用提供完整、完美的光学解决方案。”陈平禄说。除了艾迈斯半导体和欧司朗之外，没有其他公司能够提供如此全面的解决方案，涵盖所有核心器件、传感和算法，以及三大技术平台上的集成解决方案。光学传感器领域。