作者：《Optics & Laser Europe》的技术编辑Marie Freebody
编译：光电新闻网 曾聪

        高光谱成像是分析仪器市场中成长最快的一个部门。Headwall Photonics公司的首席执行官David Bannon将为我们讲述下一代高光谱成像技术的商业潜力。

        David Bannon 是Headwall Photonics 公司的创办人之一。2003年该公司从安捷伦公司剥离出来。Bannon 引导该公司从元件业务转向了蓬勃发展的仪器市场。目前专注于高光谱和拉曼光谱成像。

 
David Bannon预测高光谱成像将会出现大幅增长

        记者：什么是高光谱成像?

        Bannon：高光谱成像是一种新兴的技术，可以在仪器的视场范围内同时快速测量和分析多个物体的光谱构成。这些成像系统用在多个工业和商业领域，比如高速在线检测和严密的质量控制工序。

        一般说来，在加工应用中捕捉精确的光谱信息，面临着机器视觉系统简单或单点光谱（single-point）测量的问题。这些仪器系统的成本很高，且它们只可以在整个产品中进行小范围采样，导致了采样率较低。

        然而高光谱成像不同，可以进行大批量检查。并且可以侦查出任何产品的化学组成或光谱信号，只要在它的视场范围内。并且在图像中，可以根据已经建立起来的谱库，用不同颜色标识出存在或者不存在的材料。

        记者：目前的主要应用是什么？

        Bannon：面对不同的应用，这种技术有三个不同的发展阶段。在80年代后期和90年代早期，高光谱成像主要用在空间环境遥感，以及军事应用，如侦查和监视。

        在过去十年，高光谱成像逐渐被很多商业市场采纳，如食品检测、安全、平板制造中的质量控制和提高药品产量等。

        下一波应用主要在生物技术、生命科学和医学领域。在此背景下，Headwall的高光谱成像仪器可以用在实验室，检查皮肤癌，或装在显微镜上，进行药品开发和探测细胞光谱。

        记者：最近在这个领域中的主要进展有哪些？

        Bannon：毫无疑问，像差校正光学的应用大幅提高了图像性能，可以用在某些关键性应用。高光谱成像已经部署在某些需要特别看护，可能造成重大损失的环节。还有国防和安全领域。

        在这些应用中，成像质量是至关重要的，光谱和空间分辨率是主要的指标，不能产生图像失真。因此，大部分高级仪器应用了反射设计，尽量避免通过光学元件或棱镜传输，这样可以减少图像失真或不协调的光谱测量。

        记者：商业化取得成功了吗？未来将向哪个方向发展？

        Bannon：由于制造商们按照集成、易用的原则制造高光谱成像仪器，目前的商业化已经取得了成功。市场上的解决方案包括了应用软件，让用户可以快速地将仪器安装到生产线。当然，商业化要求高光谱仪器稳定、耐用，在不同的测量环境中结果达到一致，特别是在工厂环境。

        记者：目前的关键挑战是什么？

        Bannon：目前有两个主要的技术挑战。第一是如何减少高光谱成像仪器的收集数据量。目前，这种仪器捕捉了整个视场和整个空间的数据，过多的数据给数据处理带来了沉重的负担，对芯片数据实时处理带来了较高的要求。

        另一个挑战是把尺寸从柚子大小减少到橙子大小。要实现性能、分辨率、f/number、视场大小与设备尺寸之间的平衡。

        记者：下一个相关成果可能会是什么？

        Bannon：下一个重大的突破可能会在长波红外光谱（LWIR）领域，波长大概为8到14微米。目前已经应用仪器就在LWIR领域。这个领域要求昂贵的探测技术，庞大的系统和制冷设备。新的仪器具有高效的性能、无制冷的微型辐射测量仪，采用噪声等效光谱辐射和高性能检测芯片。