多光谱滤光片赋能CMOS传感器--技术优势与手机市场新机缘
从去年华为颁布的Mate70系列手机来看，这款手机最大的亮点就在于搭载了华为的“多光谱色温传感器”专利的多光谱图像传感器--红枫原色影像图像传感器，可通过波段数据优化拍照色彩 ；
（图源华为颁布会）
目前从官方披露的信息来看，150万摄像头的红枫摄像头是华为初次利用于手机多光谱成像摄像头的一个新的尝试，突破了传统Bayer阵列图像传感器只有RGB三色彩的光谱分辨壁垒，从色彩通路实现多光谱到高光谱的一个跃升，其色彩通路甚至能够达到数十个，使得用户在摄像拍照方面获得更高的光谱分辨能力，从而更好的采集更高色光有效信息。
（图源华为颁布会）
近年来，智能手机影像能力的持续升级，多光谱成像技术逐步从科研和工业领域向消费电子市场渗入。从华为的这一行动，我们不难看出，多光谱滤光片与CMOS传感器的结合，将成为推动这一趋向的主题技术之一。
（图源网络）
一、多光谱滤光片的技术优势：突破传统成像天堑
传统CMOS传感器依赖Bayer滤光片（RGB三通路）捉拿可见光信息，但光谱分辨率有限。而多光谱滤光片通过将入射光宰割为更多窄波段（如5-10个通路甚至更多），显著提升了光谱信息的丰硕度。
光谱成像分辨率示意图
起源:Vines & Zhang Grass Research 2022,2:1
1. 高精度光谱解析能力
多光谱滤光片可覆盖可见光至近红表（400-1000nm）领域，每个通路对应特定波长，可能分辨传统RGB无法识此外轻微光谱差距。例如，在农业检测中鉴别作物病害，或在医疗领域通过皮肤反射光谱分析健康指标。
2. 加强环境感知与色彩还原
通过多波段数据融合，可更精确还原真实色彩，尤其在复杂光照前提下（如混合光源、低光环境）阐发凸起。例如，在手机摄影中实现更天然的白平衡调整，削减后期算法依赖。
3. 兼容幼型化与低成本造作
基于MEMS（微机电系统）或纳米压印技术，多光谱滤光片可直接集成于CMOS传感器表表，无需复杂光学组件。相较于传统多相机模组规划，体积和成本优势显著，适合手机等消费电子设备。
4. 拓展利用场景
多光谱数据可支持AR/VR中的材质鉴别、食品成分检测、环境传染监测等创新职能，为手机从“拍照工具”向“感知终端”转型提供硬件基础。
（图源华为：华为P20 色温传感器）
二、手机市场动态：从影像内卷到技术破局
我们以华为为例，其进化状态根基有？裳，固然这不是华为第一次推出光谱影像单元，早在18年华为推出P20时就曾搭载过由艾迈斯（ams）提供的TCS3430色温传感器 （资料起源芯智讯），可针对分歧照明前提实现精准色彩和环境光感测，实现精准白和善调节。
（图源华为颁布会：P50 Pocket 超光谱超等影像单元）
2021年，华为推出P50 Pocket，初创超光谱超等影像单元，光谱硬件由10通路多光谱传感器、闪光灯、3200万像素超光谱摄像头、超光谱补光灯组成，其中3200万像素超光谱摄像头+超光谱补光灯组成了一个紫表相机，相当于把手机图像传感器的滤光片换成只允许紫表光通过的滤光片。因而，这里的“超光谱”是指超过“肉眼可见”，能够发现可见光之表(紫表光)的细节，带来肉眼“看不到的真实”(即紫表光感知)，并非物理界说上的超光谱。
（图源华为官网：紫表荧光摄影）
在此之后，华为陆续在旗下旗舰机型中不休覆盖其多通路光谱传感器，从3通路GRB图像传感器跃升到2018年P20机型5通路色温传感器，再到2020年的P40多光谱8通路色温传感器，再来到2021年P50 Pocket 10通路多光谱传感器。
（图源华为颁布会：华为多光谱传感器的升级）
三、市场的竞争变动
当然，多光谱成像对于影视成效的提升随着华为的鼓起，行业嗅探随着芯片化光谱系统规划的成熟已经逐步在行业内形成一股风潮，各大手机厂商起头在其期间机型当选取环境光/多光谱色温传感器的布局 ；
（图源网络-iPhone X中的环境光传感器）
如：iPhone X搭载了ams为其定造开发的6通路多光谱传感器，蕴含紫表光、红光、绿光、蓝光、和两种近红表光？衫酶么衅鞲兄肪彻釩CT水平，进而调整显示色彩和亮度。至iPhone 14系列，苹果初次建设双环境光传感器，同时改善亮度调节和后摄曝光。
（起源OPPO：OPPO Find X5 Pro中的13通路光谱传感器）
OPPO Find X5 Pro在业界初次搭载13通路光谱传感器，给相机系统带来精准的色彩阐发，同时也还原更真实的环境光源信息，改善白平衡成效，OPPO Find X6 Pro的“健康引擎”可利用近红表光谱分析皮肤含水量或血氧浓度。
（图源VIVO：vivo VCS仿生光谱技术）
VIVO X90则是选取自研VCS仿生光谱技术。由于通常图像传感器的color filter光谱与人眼差距较大，自研VCS仿生光路技术通过改进color fiter，让传感器接管的原始信息不休靠近人眼，实现更好的噪声阐发和色彩还原，前置优化光信号。
现阶段，华为、苹果、三星等企业已申请多项多光谱成像有关专利。例如，华为的“多光谱色温传感器”专利可通过多波段数据优化拍照色彩 ；苹果则索求将红表光谱用于生物鉴别加强。幼米12S Ultra通过额表光谱传感器提升AI场景鉴别精度。
四、多光谱传感器的分析介绍
（图源ams：窄带滤光结构设计示意图）
多光谱传感器的技术道理(非成像)
在上述手机机型中均选取的多光谱传感器，通常选取均窄带滤波技术，在传感器的感光部门隔口，开口上方搁置窄波长滤光片，从而探测到环境光源的光线，分歧光谱通路现实就是通过窄波长滤光片来节造特定频率的光通过。这类传感器不必要体积重大的色散元件和光路，因而结构极度紧凑。而此类规划属于单点的光谱传感，仅限对整体的光环境混合探测，无法体现同部的光源、色温信息和差距。
（起源：Sensors）
多光谱成像芯片的技术道理
为何说华为Mate70的红枫原色影像会成为本次的主角，原因在于其对迸宗往期单点多光谱传感器在其结构上进行一轮的升级，通例图像传感器通常是在各像素的光电二极管上构建红、绿、蓝3种彩色滤光片，而多光谱成像则是在图像传感器的光电二极管上构建更多种色彩的滤光片，可别离透过分歧波长的光线。结合光谱复原算法，能够和通常相机一样，一次拍摄即可获取二维图像和更丰硕的光谱信息。
五、未来趋向：从技术突破到生态构建
只管远景辽阔，多光谱滤光片在手机端任然有持续发展空间，结合当下热点的ai推算成像技术，实现软件推算调控与成像系统硬件的支持，将成为手机影像发展的一个助推动力，而推算成像不再满足于锦上添花，更多的影像阐发也成为多多厂商钻营的沉点。
当下发展难点：
算法与算力瓶颈：多波段数据需更高阶的ISP（图像信号处置器）和AI算法支持，对芯片能效提出新要求。
用户认知度不及：消费者对光谱职能的感知较弱，需通过场景化利用（如美妆分析、食品安全检测）成立需要。
（起源:阿里巴巴达摩院）
六、未来发展方向可能
1. 光谱+AI融合创新：结合深度进建模型，将多光谱数据转化为直观的用户价值（如实时肌肤诊断汇报）。
2. 盛开生态合作：手机厂商结合医疗、农业、环保等行业，构建多光谱利用开产生态。
3. 成本下探与尺度化：通过工艺优化（如晶圆级滤光片阵列）降低单价，推动技术向中端机型渗入。
多光谱滤光片与CMOS传感器的结合，标志取智能手机成像从“视觉纪录”向“光谱感知”的范式转变。随着技术成熟与场景挖掘，这一技术有望成为下一代移动设备的标配，不仅沉塑影像赛路，更将开启“手机即科学仪器”的新时期。厂商需在硬件迭代、算法优化与生态构建三端协同发力，方能在这一技术海潮中抢占先机。