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2021.06.17
光学玻璃与红外硫系非球面镜片制造-PG电子模造机
近来许多先进国家已将汽车加装先进驾驶辅助系统(ADAS)纳入法规中。因此ADAS成为各大车厂中高阶车种标准配备，进而带动车载镜头需求大跃进。随着自动驾驶技术的成熟以及加强对于交通安全的重视，加速提升高端镜头需求量及扩大应用面，镜头分辨率也往百万像素级提升。以ADAS(先进驾驶辅助系统)镜头为例，每台车至少使用6颗镜头，加上市调机构FOURIN所统计全球汽车销售量在2019~2020年将超过1亿辆，代表着潜在光汽车方面的镜头需求就高达6亿颗以上。再加上工业机器人视觉功能强化、AI(人工智能)、5G时代物联网等…应用，都会使镜头的需求量更向上提升。
车载镜头特别要求耐候性、耐久性及信赖性，且产品寿命长(5~8年)，此皆为玻璃镜片之不可取代性。以往车载镜头的生产多掌握在日本厂商手里，随着技能提升及成本竞争，目前已渐转移到台湾、大陆，具有前装车厂用镜头生产实绩的光学模块厂也仅有4~5家。预估2021年车载镜头市场需求量将达50kk/月以上，且仍有极高的市场需求成长空间。
镜片的材质有塑料-P和玻璃-G两类，依光学规格和使用环境要求由3~5片不等的P透镜和G透镜组合成镜头模块(如5P、1G4P、2G3P、3G、4G等…) 。技术难度和生产成本因光学设计及选料而有所不同。手机镜头使用P透镜-制造工艺为精密塑料注塑成形，车用镜头使用G镜片则为精密模造成形(适合非球面镜)，玻璃镜片耐热、耐候、信赖性都优于塑料镜片，特别符合车载镜头要求。
由于塑料镜片受限于物理特性难以耐高温，而玻璃镜片具有较高折射率、低吸收率、宽的光穿透频谱范围、高抗变形性、抗高温及抗湿性、硬度高及拥有较佳表面抗刮等特性，因此车载镜头多是G+P(玻璃+塑料)的混合镜头，镜头需求片数约5到7片。ADAS因功能要求较高，镜头需求片数多是7片以上且搭配「非球面模造玻璃」的全玻璃镜头，其中的关键，就是「非球面模造玻璃」。
图：玻璃非球面镜片
根据Yole报告，全球热成像市场规模从2019年到2025年期间，将以8%的CAGR（年均复合增长率）增长，至2025年该市场价值可达约75亿美元。市场增长之推力来自于传统热成像、安防监控、国防应用驱动的需求。另外消防和个人视觉系统（PVS）对热像仪的应用也在大幅增长。
热像仪的重要组成部分包括微测辐射热计焦平面数组（FPA）和光学镜头。通常，低端市场的热像仪仅使用一到两组镜片，但高端变焦热像仪最多需要五组镜片。随着成像器件价格的下降，光学组件部分的成本比重将逐渐高于成像器件。因此，光学组件供货商在供应链中对于成本控制的角色将越来越重要。
汽车红外系统作为夜视的主要技术，随着辅助驾驶和自动驾驶技术的发展，在车辆前视和内部监控应用中的需求很大。汽车红外技术目前仍处于早期阶段且汽车红外系统为了达到对于冲击、尺寸和成像的严苛要求，整体成本相对很高。目前主要仅在高端豪华车型中应用，正逐步扩展到中档车型。为了将红外系统推向更广阔的市场，汽车一级（Tier 1）零部件和系统供货商必须控制每种组件的成本，并实现大规模生产。
随着夜视和自动驾驶技术的发展，汽车红外镜头也成为未来的一个有吸引力的方向。到目前为止，原装车载红外系统主要由先进国家提供，只有少数制造商提供售后红外系统。此外，智能手机和智能建筑等新兴红外应用正逐渐在全球兴起，这将为红外市场带来新的机遇。
热成像镜头主要由硫系玻璃和单晶锗制成，广泛的运用在红外系统中，作为一种广泛应用的红外原材料，单晶锗因其性能和易加工性而被客户认可。一段时间内，它仍将在红外市场继续应用。但是，作为一种稀有的资源，未来单晶锗的供应或将受到限制，从而导致价格波动。另一方面，硫系玻璃现已成为单晶锗的最佳替代品，它可以利用精密模造热成形、价格更低、性能更好，并已被客户广泛使用。
常规模造机都于模压腔加入高纯度氮气以防止机件和模具高温氧化，但留在模具内的气体在模造成形时可能造成透镜表面包气瑕疵，或玻璃素材在高温成形过程可能释放微量元素与模仁表面硬膜反应而使模具产出数减少。某些特殊用途透镜(例如数组透镜，应用于反射、绕射、三维成像、光线匀化、各波段光波调控等)由于形状复杂，更难以在常规模造机制程中排除包气瑕疵外观的问题。客户急切需求能在真空环境中进行高温模造塑形。
PG电子自动化具备光学镜片模造机市场高占有率和知名光学大厂等客户长期使用设备量产实绩。未来因应玻璃模造镜片需求急速增长及进一步提高适产效能，已着手开发连续式真空模造机，期能提高设备的性价比值，协助客户提升生产制造能力。
车载镜头特别要求耐候性、耐久性及信赖性，且产品寿命长(5~8年)，此皆为玻璃镜片之不可取代性。以往车载镜头的生产多掌握在日本厂商手里，随着技能提升及成本竞争，目前已渐转移到台湾、大陆，具有前装车厂用镜头生产实绩的光学模块厂也仅有4~5家。预估2021年车载镜头市场需求量将达50kk/月以上，且仍有极高的市场需求成长空间。
镜片的材质有塑料-P和玻璃-G两类，依光学规格和使用环境要求由3~5片不等的P透镜和G透镜组合成镜头模块(如5P、1G4P、2G3P、3G、4G等…) 。技术难度和生产成本因光学设计及选料而有所不同。手机镜头使用P透镜-制造工艺为精密塑料注塑成形，车用镜头使用G镜片则为精密模造成形(适合非球面镜)，玻璃镜片耐热、耐候、信赖性都优于塑料镜片，特别符合车载镜头要求。
由于塑料镜片受限于物理特性难以耐高温，而玻璃镜片具有较高折射率、低吸收率、宽的光穿透频谱范围、高抗变形性、抗高温及抗湿性、硬度高及拥有较佳表面抗刮等特性，因此车载镜头多是G+P(玻璃+塑料)的混合镜头，镜头需求片数约5到7片。ADAS因功能要求较高，镜头需求片数多是7片以上且搭配「非球面模造玻璃」的全玻璃镜头，其中的关键，就是「非球面模造玻璃」。
图：玻璃非球面镜片
根据Yole报告，全球热成像市场规模从2019年到2025年期间，将以8%的CAGR（年均复合增长率）增长，至2025年该市场价值可达约75亿美元。市场增长之推力来自于传统热成像、安防监控、国防应用驱动的需求。另外消防和个人视觉系统（PVS）对热像仪的应用也在大幅增长。
热像仪的重要组成部分包括微测辐射热计焦平面数组（FPA）和光学镜头。通常，低端市场的热像仪仅使用一到两组镜片，但高端变焦热像仪最多需要五组镜片。随着成像器件价格的下降，光学组件部分的成本比重将逐渐高于成像器件。因此，光学组件供货商在供应链中对于成本控制的角色将越来越重要。
汽车红外系统作为夜视的主要技术，随着辅助驾驶和自动驾驶技术的发展，在车辆前视和内部监控应用中的需求很大。汽车红外技术目前仍处于早期阶段且汽车红外系统为了达到对于冲击、尺寸和成像的严苛要求，整体成本相对很高。目前主要仅在高端豪华车型中应用，正逐步扩展到中档车型。为了将红外系统推向更广阔的市场，汽车一级（Tier 1）零部件和系统供货商必须控制每种组件的成本，并实现大规模生产。
随着夜视和自动驾驶技术的发展，汽车红外镜头也成为未来的一个有吸引力的方向。到目前为止，原装车载红外系统主要由先进国家提供，只有少数制造商提供售后红外系统。此外，智能手机和智能建筑等新兴红外应用正逐渐在全球兴起，这将为红外市场带来新的机遇。
热成像镜头主要由硫系玻璃和单晶锗制成，广泛的运用在红外系统中，作为一种广泛应用的红外原材料，单晶锗因其性能和易加工性而被客户认可。一段时间内，它仍将在红外市场继续应用。但是，作为一种稀有的资源，未来单晶锗的供应或将受到限制，从而导致价格波动。另一方面，硫系玻璃现已成为单晶锗的最佳替代品，它可以利用精密模造热成形、价格更低、性能更好，并已被客户广泛使用。
常规模造机都于模压腔加入高纯度氮气以防止机件和模具高温氧化，但留在模具内的气体在模造成形时可能造成透镜表面包气瑕疵，或玻璃素材在高温成形过程可能释放微量元素与模仁表面硬膜反应而使模具产出数减少。某些特殊用途透镜(例如数组透镜，应用于反射、绕射、三维成像、光线匀化、各波段光波调控等)由于形状复杂，更难以在常规模造机制程中排除包气瑕疵外观的问题。客户急切需求能在真空环境中进行高温模造塑形。
PG电子自动化具备光学镜片模造机市场高占有率和知名光学大厂等客户长期使用设备量产实绩。未来因应玻璃模造镜片需求急速增长及进一步提高适产效能，已着手开发连续式真空模造机，期能提高设备的性价比值，协助客户提升生产制造能力。