三大應用市場挹注 IR感測大有可為

作者: 吳心予
2022 年 10 月 03 日

不同波長的紅外線(IR)可應用於不同的感測任務,將多種紅外線技術整合運用,則可發揮互補效果,為系統提供完整的環境資訊。近紅外線(Near-infrared, NIR)波長為0.7~1µm,廣泛應用於消費性電子、汽車及工業領域,基於CMOS影像感測技術成像。短波紅外線(Short Wave InfraRed, SWIR)成像的波長是1~3µm,主要用來偵測夜間及遠距離物體,具備發展消費與車用量大潛力市場,不過目前的成本較高,尚未達到導入的甜蜜點。而熱成像(Thermal imaging)是波長介於8~14µm的遠紅外線(LWIR)技術,原先是軍事技術,而在COVID-19疫情期間,非致冷式紅外線(Uncooled thermal)成像作為商用技術,於2020~2021年大量用於偵測人體溫度。

2021~2026熱成像鏡頭應用市場預估(單位:百萬美元) 資料來源:Yole

行動裝置市場受到蘋果(Apple)帶動,其人臉辨識,以及後鏡頭的擴增實境(AR) 3D鏡頭模組解決方案,行動裝置與消費電子成為NIR 3D感測的重要市場,Android陣營則相較之下尚未跟上3D感測功能。由於智慧型手機製造商期望設計手機螢幕與機身比例1:1的產品,因此會將感測器放在螢幕下方,因此帶動臉部辨識的SWIR技術。相較NIR,SWIR在螢幕下面的穿透性較佳。且相比AR技術,SWIR在強光環境下的感測範圍與可靠性也較為突出。除了行動裝置的3D感測技術,3D鏡頭也將從智慧門鎖、智慧掃地機器人等應用,快速切入消費電子市場。

2021~2027年3D影像及感測市場預估(單位:百萬美元) 資料來源:Yole

3D感測拓展到消費電子以外的市場,在車用可以結合LiDAR,作為高階駕駛輔助系統(ADAS)及DMS車內監測鏡頭的應用。ADAS及自駕需要透過波長不同的紅外線技術,提供互補資訊,藉此獲得更完整的環境資訊,來提高系統可靠度,並作為冗餘設計。例如LiDAR可採用NIR感測來建立駕駛環境的3D地圖,SWIR則可以增加偵測範圍,因為SWIR光源的安全規範較NIR彈性。

除了LiDAR,ADAS需要影像感測器來取得駕駛環境中的完整數據,熱成像鏡頭便可以結合可見光鏡頭來增加自動緊急煞車(Automatic emergency braking, AEB)的可靠度與效率,因為可見光鏡頭在夜間或天候不佳的時候感測能力會下降,而熱成像在上述情況則能清楚偵測路況,並且善於感測突然出現在偵測範圍內的人或動物,因此兩項技術可達到相輔相成的效果。

工業的3D感測市場長期以傳統LiDAR應用為主,LiDAR產品通常體積小但是價格較高。LiDAR主要應用於地形學或風能,3D鏡頭則應用在製造與物流場景,且應用數量不斷增加。波成更長的感測技術適用於不同的應用目的,會依照其特性導入到工業或商用領域。SWIR能有效協助物品分類工作,因為不同的材料在其偵測範圍內會呈現相異的光譜特徵。熱成像用於建築工程或者工廠的巡場工作,因為熱成像是提早偵測到火災並救援的最佳技術。

在軍事國防方面,紅外線可以穿過煙霧來提高夜間視力和擴大視野,適合安裝在軍事裝備及車輛中。在紅外線應用中,防禦視覺系統通常會結合不同的成像模式,盡可能將可取得的環境資訊最大化。SWIR有助於隱藏特定的雷射目標及導彈系統,熱成像則可以整合到小型瞄準鏡或步槍瞄準鏡中來穿透偽裝。

2021~2027年各領域成像儀市場預估(單位:百萬美元) 資料來源:Yole
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