智能光學傳感技術助力人機交互成為新“常態(tài)”

緊密的人機交互逐漸成為一種新“常態(tài)”。各種智能光學傳感技術，使許多特定接口功能以及先進用戶體驗成為現(xiàn)實。

近年來，我們與電子設備的交互方式發(fā)生了顯著變化。日常生活中，我們與各種設備進行直觀互動，從早上起床就用智能手機查看新聞，到整天與半自動或全自動機器人密切合作。密切的人機互動正在成為新的“常態(tài)”。除了特定的接口功能外，這種人機互動新趨勢還涵蓋風格、設計、成本效益、魯棒性和直觀操作等。

艾邁斯歐司朗在LED、傳感器和驅(qū)動器的應用和產(chǎn)品方面具有獨特的優(yōu)勢。Julia Halasz是艾邁斯歐司朗雷根斯堡顯示業(yè)務線負責人，就此主題做了如下分享：

Clemens，任何智能互動都離不開光學傳感技術。目前，最受關注的功能是什么？

近年來，許多基于光學傳感技術的功能都已成為標準配置：基于紅外光譜的微型成像和投影解決方案，通過利用虹膜或面部識別技術等生物特征身份認證方法，推動了我們在智能門鎖、解鎖顯示屏或在線支付等方面多種創(chuàng)新。

移動機器人等自動化機器需要的導航和智能避障解決方案，可通過以各種嵌入式3D視覺系統(tǒng)實現(xiàn)：主動立體視覺、結(jié)構光或基于飛行時間（ToF）的光學傳感解決方案、安全集成VCSEL發(fā)射器和探測器等。人機協(xié)同的關鍵之一便是幫助機器全面了解其所處的環(huán)境。

先進的微投影解決方案，使機器能夠指示其行動軌跡，方便人類了解并相應地調(diào)整自己的行為。比如，如果移動機器人及早提前指示將在接下來的數(shù)米內(nèi)轉(zhuǎn)彎，那么人類就可以提前避讓。

如上所述，這不僅僅需要添加更多的控制和狀態(tài)燈；更重要的是，必須有創(chuàng)新的人機接口，支持人類與這些機器的直觀交互。

光學傳感技術將推動實現(xiàn)哪些令人激動的功能變化？

智能表面為人機交互提供了全新的功能基礎。它們由尺寸小巧的LED和光學傳感組成。不可見光LED可以點亮自定義圖案，包括個性化風格或響應式菜單控件。搭配接近傳感器或光學式壓力傳感器，可實現(xiàn)隱藏復雜菜單選項內(nèi)與當前環(huán)境無關的控件。

特別是光學壓力傳感器，可用于設備外殼，提供開關功能，實現(xiàn)高水平的防塵或防水控制。新冠疫情期間需要經(jīng)常消毒，愈加體現(xiàn)了這一功能的重要性。

傳統(tǒng)機械控制開關需要額外的涂層才能實現(xiàn)該功能，而且反復清潔往往存在使表面顏色老化的風險。嵌入式電容或電阻控件缺乏靈活性和操作韌性，操作時如果手指出汗或佩戴手套，電容開關（如調(diào)光器）的操作效果通常極差。

智能表面結(jié)合光學壓力傳感器，為設計時尚、靈活韌性的開關和簡單、高性價比的響應式菜單控件提供了全新的機會。

另一項突破性光學傳感技術是光譜傳感，波長范圍從UV-A/B/C光譜到可見光，再到近紅外光譜和短波紅外光譜。在過去，光譜傳感需要通過龐大、復雜、極其高昂的光譜設備實現(xiàn)。而如今，所有部件都緊湊地集成在小巧的體積內(nèi)，價格優(yōu)惠，可大量部署應用。紫外光譜傳感可用于監(jiān)測皮膚暴露于紫外線輻射的情況，或用于驗證UV-C消毒技術的消毒效果。

許多全新應用也正在評估開發(fā)中，包括用于檢測電機和高壓電網(wǎng)不良放電情況的探測技術?？梢姽獾蕉滩t外光譜范圍內(nèi)的光譜傳感器可用于測量濕度，在與機器學習算法結(jié)合使用時，甚至可以辨別不同種類的材料。相關應用包括全自動地面清潔，或機器人需要從相同形狀和/或顏色的物體中選擇性拾取的情況。此時，傳統(tǒng)攝像頭系統(tǒng)用處不大，或需要額外的大量計算資源。

聽起來仍有點像科幻小說。接下來，光學傳感技術需要哪些突破，才能使這一切成為可能？

有趣的是，這些技術中有許多現(xiàn)在就可以使用，并且已經(jīng)在進行可行性研究，以探索新的應用或功能。此前，這些應用或功能往往是無法以具有成本效益的方式實現(xiàn)，或者由于系統(tǒng)開銷、尺寸和重量而無法得到可行的使用。

往往重要的是要從傳統(tǒng)解決方案的概念中跳離，基于集成發(fā)射器和探測器的創(chuàng)新智能光學解決方案，重新開始探索新路徑。相較于此前分離式照明/顯示組件與傳感組件，更小尺寸的發(fā)射器和傳感器可以集成為更緊湊的模塊，使得這些創(chuàng)新功能得以實現(xiàn)。

通過在狹小空間里協(xié)同各種技術，才能重新定義用戶體驗——這正是艾邁斯歐司朗正在做的：即刻行動，成就未來。