作者:   發(fā)布時(shí)間:2014/5/30 14:30:36   瀏覽次數(shù):2377

取代鍺的低價(jià)位透鏡材料的傳感器

車(chē)載用途的熱成像攝像頭（夜視儀）目前的價(jià)格在25萬(wàn)日元左右，但要想廣泛普及，必須降到10萬(wàn)日元以下。

從其他的汽車(chē)安全系統(tǒng)來(lái)看，在日本，富士重工等以不到10萬(wàn)日元的價(jià)格推出了針對(duì)前方車(chē)輛的碰撞輕減制動(dòng)系統(tǒng)，使消費(fèi)者對(duì)這類(lèi)系統(tǒng)的認(rèn)知度大幅提高。例如，富士重工的“EyeSight”在該公司主力車(chē)型“翼豹”上的配備比率達(dá)到5成以上，在“力獅”上達(dá)到8成以上。

為降低車(chē)載等用途的紅外攝像頭及傳感器系統(tǒng)的成本，透鏡和紅外圖像傳感器的封裝等的技術(shù)革新正在快速推進(jìn)。降低夜視儀成本的關(guān)鍵技術(shù)有三項(xiàng)，分別是（1）光學(xué)透鏡、（2）紅外圖像傳感器芯片的真空封裝以及（3）紅外圖像傳感器芯片的微細(xì)化技術(shù)，不過(guò)，芯片微細(xì)化已經(jīng)接近遠(yuǎn)紅外線(xiàn)的衍射極限，因此研發(fā)的中心是前兩項(xiàng)技術(shù)。

面向航空航天領(lǐng)域和軍事用途的高端產(chǎn)品對(duì)成本的要求相對(duì)較低。另外，自動(dòng)門(mén)的開(kāi)關(guān)和照明器具的自動(dòng)開(kāi)關(guān)等使用的低端產(chǎn)品的價(jià)格本來(lái)就比較低，低成本化的空間不大。

取代鍺的透鏡材料

透鏡材料方面，作為取代高成本的鍺（Ge）的材料，廉價(jià)的“硫?qū)倩衔铩焙土蚧\（ZnS）是有力候補(bǔ)。另外，將來(lái)還考慮使用單晶硅（Si）。

替代材料增加，按用途區(qū)別使用

采用不同材料的透鏡的特性。軍事、航空航天、研究開(kāi)發(fā)等使用的高端紅外攝像頭為少量多品種生產(chǎn)，因此今后也會(huì)使用鍺，而車(chē)載等需要大量生產(chǎn)的領(lǐng)域估計(jì)會(huì)越來(lái)越多地使用硫?qū)倩衔锖土蚧\。

熱成像儀和熱成像攝像頭等高靈敏度遠(yuǎn)紅外攝像頭不能使用可見(jiàn)光攝像頭使用的石英玻璃。因?yàn)檫h(yuǎn)紅外線(xiàn)無(wú)法穿透石英玻璃。由于可見(jiàn)光會(huì)降低靈敏度，因此要使用不透過(guò)可見(jiàn)光而只透過(guò)紅外線(xiàn)的透鏡。

取代鍺的低價(jià)位透鏡材料的傳感器

所以，對(duì)遠(yuǎn)紅外線(xiàn)有高折射率和透射率的鍺透鏡得到了大量采用。但鍺是稀有金屬，資源有限，而且要實(shí)施磨削、研磨加工和超精密切削加工等才能制成透鏡形狀。因此價(jià)格非常高，也推高了紅外攝像頭的成本注3）。所以必須找到能取代鍺的新材料。

在鍺的全球產(chǎn)量中，中國(guó)占近7成。供給量會(huì)隨著中國(guó)政府的方針大幅變動(dòng)，因此價(jià)格極不穩(wěn)定。

作為鍺的替代材料，最先得到采用的是硫?qū)倩衔铮▓D2），即砷（As）、硒（Se）和硫（S）等的化合物。這些化合物的原材料費(fèi)比鍺低，雖然對(duì)遠(yuǎn)紅外線(xiàn)的透射率和折射率稍遜色于鍺，但作為遠(yuǎn)紅外攝像頭的透鏡使用時(shí)，能實(shí)現(xiàn)與鍺差不多的性能。

可通過(guò)模壓成型法大量生產(chǎn)

利用模壓成型法大量生產(chǎn)

硫?qū)倩衔锏奶攸c(diǎn)是可降低大量生產(chǎn)時(shí)的成本?？稍诜墙Y(jié)晶狀態(tài)下，利用模壓成型法制造透鏡。也就是說(shuō)，只要有模具就能大量生產(chǎn)。不過(guò)，如果材料構(gòu)成成分等不均衡，透鏡性能會(huì)降低。因此，比利時(shí)的Umicore（優(yōu)美科）公司自出開(kāi)發(fā)出了確保透鏡性能均一的成型方法。

硫?qū)倩衔锵鄬?duì)于鍺也有優(yōu)勢(shì)。鍺的折射率會(huì)隨著周?chē)鷾囟鹊纳仙档?，而硫?qū)倩衔锏恼凵渎蕜t比較穩(wěn)定。已經(jīng)有部分車(chē)載夜視儀看中這一特性，開(kāi)始使用硫?qū)倩衔锿哥R。瑞典奧托立夫公司就既有采用兩個(gè)鍺透鏡的產(chǎn)品，也有鍺透鏡和硫?qū)倩衔锿哥R各使用一個(gè)的產(chǎn)品。

不過(guò)，由于硫?qū)倩衔镏泻卸驹厣楹臀?，因此在日本，硫?qū)倩衔锂a(chǎn)品基本都是《毒物及劇毒物取締法》的限制對(duì)象。針對(duì)這一點(diǎn)，優(yōu)美科確立了即使產(chǎn)品破損也不會(huì)有砷和硒溶出的制造方法，所以該公司的產(chǎn)品不屬于限制對(duì)象。

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