สิริชนก  จันทร์ใบ
ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกลและการบิน-อวกาศ คณะวิศวกรรมศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ

การขับรถในเวลากลางคืนคงจะปลอดภัยมากขึ้นถ้าเรามีระบบมองภาพกลางคืนมาช่วยเพิ่มความสามารถในการมองเห็นของคนขับ โดยเฉพาะขณะนี้ในแถบยุโรป การพัฒนาระบบมองภาพกลางคืนสำหรับติดตั้งในรถยนต์กำลังเป็นที่นิยมมาก

การประยุกต์ใช้ระบบมองภาพกลางคืน (Night-vision Systems) ในรถยนต์นั้นถือว่ามีการพัฒนาอย่างเป็นรูปธรรม และสามารถยืนยันได้จากงานประชุมทางวิชาการ เรื่องโฟโตนิกส์ในอุตสาหกรรมรถยนต์ (SPIE’s Recent Photonics in the Automobile) ที่ประเทศสวิตเซอร์แลนด์

ในการประชุมครั้งนี้มีนักวิชาการและวิศวกรจำนวนมากที่เกี่ยวข้องกับการทำวิจัยและการพัฒนากระบวนการผลิตระบบมองภาพกลางคืน สำหรับติดตั้งในรถยนต์ให้มีราคาถูกลงและสามารถผลิตแบบ Mass Production ได้ โดยต้องมีราคาอยู่ในระดับที่พอเหมาะกับกำลังซื้อของผู้บริโภค

ด้วยความร่วมมือระหว่างองค์กรด้านโฟโตนิกส์ใน ยุโรป European Photonics Industry Consortium (EPIC) และกลุ่ม SPIE Europe ทำให้การประชุมในช่วงเวลา 3 วันดังกล่าวมีผู้เข้าร่วมงานเป็นจำนวนมาก ที่สำคัญเป็นตัวแทนจากอุตสาหกรรมหลัก ๆ ทางด้านนี้กว่า 90 ราย เช่น Audi, Lumileds, Centro Ricerche Fiat, Hella KG Hueck, Daimler Chrysler and Osram 

การประชุมครั้งนี้มีเนื้อหาครอบคลุมนวัตกรรมใหม่ ๆ ด้านโฟโตนิกส์ที่ประยุกต์ใช้กับรถยนต์เป็นจำนวนมาก เช่น ระบบการส่องสว่างอัจฉริยะที่สามารถทำงานได้อย่างอัตโนมัติเมื่อรถยนต์วิ่งผ่านไปในสภาวะหมอกหนาหรือในอุโมงค์มืด, อุปกรณ์แจ้งเตือนเมื่อรถหลุดออกนอกเลน และระบบควบคุมให้รถยนต์เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ อย่างไรก็ตาม หัวข้อที่ได้รับความสนใจมากที่สุดในงานนี้คือไฟหน้าส่องสว่าง LED-based ที่มีระบบมองภาพกลางคืน

เหตุผลที่ทำให้ผู้ผลิตรถยนต์ทั้งหลายสนใจในระบบมองภาพกลางคืน จนเกิดเป็นการทำข้อตกลงร่วมกันระหว่างกลุ่มผู้ผลิต คือความคิดที่ว่าพวกเขาก็สามารถมีส่วนร่วมรับผิดชอบในการลดอัตราการตายที่เกิดจากอุบัติเหตุบนท้องถนนลงได้ เพราะกว่าครึ่งหนึ่งของอุบัติเหตุที่ร้ายแรงถึงขั้นเสียชีวิตเกิดขึ้นในเวลากลางคืน แม้ว่าจะเป็นช่วงเวลาที่มีปริมาณการจราจรแค่ 20% ของการจราจรในช่วงกลางวัน 

หนึ่งในการนำเสนอครั้งนี้มีตัวแทนจากศูนย์วิจัยและพัฒนาของ Daimler Chrysler คือ Jörg Moisel ได้ชี้ให้เห็นว่าการใช้เพียงแค่ไฟสูงส่องสว่างบนถนนก็เพียงพอที่จะทำให้เกิดความปลอดภัยในขณะขับรถด้วยความเร็ว  แต่คนขับเองไม่ค่อยมีโอกาสได้ใช้ไฟสูงบ่อยนักเพราะมีข้อจำกัดในการใช้ไฟสูงขณะเดินทาง

ตัวอย่างเช่นมีการกำหนดให้ใช้ไฟต่ำขณะเดินทางผ่านแหล่งชุมชน หรือผ่านบริเวณที่มีรถคันอื่นร่วมใช้ถนนด้วย ดังนั้นเพื่อเป็นการเพิ่มความปลอดภัยในขณะเดินทางกลุ่มผู้ผลิตในอุตสาหกรรมรถยนต์ได้มองหาวิธีการอื่นที่สามารถช่วยให้คนขับมองเห็นถนนได้ไกลขึ้นและชัดเจนขึ้น ด้วยการใช้อุปกรณ์เรดาร์หรือระบบมองภาพกลางคืน เป็นต้น

ระบบมองภาพกลางคืนจะอาศัยเทคโนโลยีของแสงอินฟราเรด (IR) ซึ่งจำแนกได้เป็นแบบ Passive และแบบ Active โดยระบบที่จัดเป็นแบบ Passive อาศัยหลักของแสงอินฟราเรดย่านความยาวคลื่นยาว (25-350 m) Far-infrared (FIR) ที่ตรวจจับการแผ่รังสีความร้อนจากวัตถุเบื้องหน้าของรถยนต์

ส่วนระบบแบบ Active จะอาศัยหลักการของแสงอินฟราเรดย่านความยาวคลื่นสั้น (0.7- 5 m) Near Infrared (NIR) โดยแสงจะช่วยเพิ่มความสว่างของภาพเบื้องหน้า

จากคำอธิบายของ Moisel ข้อดีอย่างหนึ่งของระบบแบบ Passive คือสามารถแยกความแตกต่างระหว่างวัตถุที่แผ่ความร้อน เช่นคนเดินเท้าและสัตว์ ออกจากวัตถุเย็น อย่างเช่นวิวที่เป็นพื้นหลังได้ ด้วยเหตุนี้ทำให้ระบบแบบ Passive เหมาะกับการใช้งานในช่วงฤดูหนาวที่มืดสลัว นอกจากนี้ระบบแบบ Passive ยังสามารถมองผ่านหมอกควันได้ เหมือนกับเทคโนโลยีที่ใช้ในสมรภูมิรบ

การวิจัยด้านการทหารยังเป็นส่วนผลักดันให้เกิดการพัฒนาเซนเซอร์อินฟราเรดชนิดที่สามารถตรวจจับการแผ่รังสีความร้อนในช่วงความยาวคลื่น 8-14 m ได้ และเมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมาค่อย ๆ เริ่มมีการนำระบบกล้องอินฟราเรดมาติดตั้งในรถยนต์นั่งแบบหรูหรา

ตัวอย่างเช่น Cadillac ซึ่งเป็นผู้ผลิตรถยนต์ในอเมริกา ได้นำเสนอระบบมองภาพกลางคืนที่พัฒนาโดยบริษัท Raytheon (ผู้ผลิตสินค้าด้านเทคโนโลยีการป้องกัน) ติดตั้งไปในรถ รุ่น Cadillac 2000 Model DeVille Sedan ดังรูปที่ 1

รูปที่ 1 Cadillac 2000 model DeVille sedan

อย่างไรก็ตามปฏิกิริยาที่ลูกค้าตอบสนองต่อรถรุ่นนั้นค่อนข้างหลากหลาย ทำให้ทางบริษัท Cadillac เองได้ประกาศออกมาว่า บริษัทตัดสินใจที่จะไม่เสริม Option ระบบมองภาพกลางคืนในรถรุ่นใหม่ รุ่น 2005 Model “ถ้าเราจะเสริมการติดตั้งระบบมองภาพกลางคืนอีกครั้ง เราคงจะเลือกใช้ระบบแบบ Active

แต่ในขณะนี้เรายังไม่มีแผนการผลิตรถรุ่นดังกล่าว” เป็นคำกล่าวของผู้อำนวยการฝ่ายการตลาด Jay Spenchian ที่ให้ไว้กับนิตยสารรถยนต์ “Auto Week“

ในทางตรงกันข้าม บริษัท Honda กลับประกาศแผนการติดตั้งระบบมองภาพกลางคืนแบบ Passive ในรถยนต์ปี 2005 นี้สำหรับลูกค้าญี่ปุ่นโดยเฉพาะ และนั่นเป็นที่ชัดเจนว่าอุตสาหกรรมรถยนต์ยังคงเป็นเส้นทางที่ดีที่สุดที่จะนำระบบการมองภาพกลางคืนส่งถึงมือผู้บริโภคได้ โดยหัวใจสำคัญอยู่ที่ความสมดุลระหว่างราคาที่ผู้บริโภคต้องจ่ายกับสิ่งที่เขาคาดหวังจากระบบมองภาพกลางคืนที่ติดตั้งในรถยนต์

และโดยส่วนมากราคาที่ถูกมักจะมาคู่กับการผลิตในปริมาณมากเสมอ ซึ่งนั่นต้องอาศัยการวิจัยและพัฒนากระบวนการผลิตมาอย่างต่อเนื่อง ด้วยผลพวงจากความสำเร็จของงานวิจัยและพัฒนาจำนวนมากที่เกิดขึ้นในยุโรปจึงทำให้สามารถพัฒนากระบวนการผลิตกล้องมองภาพกลางคืนแบบ Mass Production ได้

เมื่อ 3 ปีที่แล้ว ในยุโรปเกิดโครงการ ICAR (Infrared Camera for Car) ขึ้น โดยวัตถุประสงค์หลักคือการลดราคากล้อง FIR ให้ถูกลงจนสามารถติดตั้งในรถยนต์ได้ เพื่อช่วยให้คนขับมองเห็นในที่มืดได้ดีขึ้น และในขณะนี้โครงการใกล้เสร็จสมบูรณ์แล้ว โครงการนี้ต้องอาศัยการทำงานจากผู้เชี่ยวชาญจากหลายส่วนร่วมกัน

ในส่วนแรกคือการพัฒนาตัวตรวจจับสัญญาณ (Detector) พัฒนาโดยผู้เชี่ยวชาญด้านการวัดสัญญาณ (Sensing) จากฝรั่งเศส อย่าง CEA-LETI และ ULIS (เป็นหน่วยงานที่ก่อตั้งขึ้นในเดือนมิถุนายน 2002 โดยบริษัท Sofradir และองค์กรของรัฐบาลฝรั่งเศส CEA)

ส่วนที่สองคือการออกแบบสร้างวงจรอิเล็กทรอนิกส์ ออกแบบโดยผู้เชี่ยวชาญด้านระบบอินฟราเรดในฝรั่งเศส อย่าง CEDIP เป็นผู้ออกแบบ ในส่วนสุดท้ายคือการประกอบชิ้นส่วนอื่นเข้ากับกล้องและทดสอบคุณสมบัติทาง Electro-optical ของกล้อง ทดสอบโดย ผู้เชี่ยวชาญด้านการผลิตชิ้นส่วน Optoelectronic อย่าง Zeiss Optronik ในเยอรมนี

เป้าหมายอย่างหนึ่งของโครงการ ICAR ที่ทำให้ต้องตั้งงบประมาณไว้ถึง 5.7 ล้านยูโร คือการสร้างกล้อง FIR ที่ใช้เทคโนโลยี Microbolometer Detector ดังรูปที่ 2 ซึ่งเป็น Uncooled Focal-Plane Arrays (FPA) ที่มีความละเอียด 160x120 pixels ที่ระยะพิช 35 m ทำให้ราคาของกล้องอยู่ในระดับที่ผู้บริโภคพอจะซื้อได้ ถ้าผลิตในปริมาณมาก อย่างตลาดรถยนต์

รูปที่ 2 Microbolometer Technology

กลยุทธ์การผลิตให้มีราคาถูกส่วนหนึ่งเกิดจากการใช้เลนส์ที่ทำจากกระบวนการหล่อแก้วด้วยแสงอินฟราเรด (Moulded Infrared Glass Lenses) โดยมีบริษัท Umicore ที่มีความเชี่ยวชาญด้านวัสดุในระดับนานาชาติ เป็นผู้สนับสนุนด้านวัสดุและการผลิต และเป็นผู้พัฒนากระบวนการผลิตวัสดุ GASIR (Achalcogenide Glass) ซึ่งเป็นแก้วที่มีคุณสมบัติพิเศษคือสามารถหล่อขึ้นเป็นรูปเลนส์ได้ในขั้นตอนเดียว ดังรูปที่ 3 

และเมื่อดูข้อมูลที่ได้จากการทดสอบทีมงานของ Umicore พบว่าเลนส์ที่หล่อขึ้นมีคุณสมบัติดีเทียบเท่ากับชิ้นส่วนออปติกที่ทำจากวัสดุ Germanium Aspherics แต่ถ้าเปรียบเทียบราคาต้นทุนการผลิต กระบวนการผลิตวัสดุ Germanium Aspherics จะมีต้นทุนในการผลิตสูงกว่ามากเพราะมีขั้นตอนการผลิตหลายขั้น เช่นการตัด การขึ้นรูป และการแต่งผิวสำเร็จ

รูปที่ 3 Moulded Infrared Glass Lenses

ก่อนหน้านี้ได้มีการลองผลิตเลนส์ชุดใหญ่ไปแล้วที่ฐานการผลิตของบริษัท Umicore เมือง Quapan สหรัฐอเมริกา และมีแผนการเต็มรูปแบบที่จะผลิตเลนส์จากวัสดุ GASIR ในเดือนมิถุนายน 2005 เป็นข้อมูลที่ได้จากผู้จัดการฝ่ายการตลาด Marleen Van Den Bergh

สำหรับการผลิตในระยะยาวทางบริษัทได้ทำสัญญาไว้กับบริษัท Autoliv ให้เป็นผู้สนับสนุนด้านอุปกรณ์เครื่องมือและเครื่องอำนวยความสะดวกสำหรับติดตั้งในสายการผลิตและสายการประกอบจริง  

สำหรับระบบกล้องที่สร้างขึ้นในนามของโครงการ ICAR ถูกตั้งเป้าไว้ว่าต้องสามารถตรวจจับคนเดินเท้าได้ในระยะอย่างน้อย 190 m และยานพาหนะอื่น ๆ ได้ในระยะอย่างน้อย 500 m ซึ่งมุมมองของกล้องต้องครอบคลุมพื้นที่ตลอดความกว้างของถนนและส่วนที่เป็นทางเดินเท้าทั้งสองฝังของถนน

รูปที่ 4 Fiat’s Multipla

ต้นแบบของกล้องในโครงการ ICAR ได้ถูกทดสอบกับรถจริง ๆ ที่ศูนย์วิจัยและพัฒนา Centro Ricerche Fiat ใกล้กับเมือง Turin ประเทศอิตาลี ซึ่งการทดสอบครั้งนี้มีผู้ผลิตชิ้นส่วนรถยนต์จากทั่วโลกเข้าร่วมและผู้ร่วมโครงการอย่างบริษัท Valeo

ทั้งนี้ Arnaud Crastes จากบริษัท ULIS ผู้ผลิตตัวตรวจจับด้วยแสงอินฟราเรดจากฝรั่งเศส กล่าวไว้ว่า “ต้นแบบนี้เข้ากับรถ Fiat’s Multipla ดังรูปที่ 4 ได้ดี เพราะรถยนต์ยังมีเนื้อที่ภายในอีกเหลือเฟือที่จะติดตั้งจอแสดงผลไว้หลังพวงมาลัย ดังตัวอย่างรูปที่ 5”

รูปที่ 5 จอแสดงผลหลังพวงมาลัย

นอกจากนี้สิ่งที่ต้องควบคู่ไปกับราคาคือฟังก์ชันการใช้งานของระบบมองภาพกลางคืน ซึ่งเห็นได้อย่างชัดเจนจากระบบกล้องแบบ Passive FIR ที่แสดงผลเป็นภาพแบบ “Negative Image” โดยภาพวัตถุที่แผ่ความร้อนจะเป็นสีขาวตรงข้ามกับวัตถุพื้นหลังที่เย็นจะกลายเป็นสีดำ ดังรูปที่ 6 ทำให้คนขับมีปฏิกิริยาตอบสนองต่อสิ่งกีดขวางได้อย่างรวดเร็ว 

รูปที่ 6  ภาพที่มองเห็นจริง (ซ้าย ) ภาพที่มองเห็นจากกล้อง FIR (ขวา)

บริษัท Segem จากฝรั่งเศสหนึ่งในผู้เข้าร่วมงานประชุม SPIE ในครั้งนี้ เป็นบริษัทที่ได้เกาะติดเทคโนโลยีทางด้านระบบมองภาพกลางคืนอย่างใกล้ชิดบริษัทหนึ่ง เพราะมีการทำวิจัยและพัฒนาระบบผู้ช่วยคนขับที่ทันสมัย เป็นระบบที่สามารถอ่านและแปรสัญญาณอินฟราเรดของสิ่งกีดขวางเป็นภาพ และถ้าพบว่าเป็นสิ่งกีดขวางที่อาจสร้างความเสียหายได้จะมีสัญญาณแจ้งเตือนคนขับอีกที

งานวิจัยและพัฒนาดังกล่าวเป็นที่มาของโครงการ PAROTO (Radar and Optoelectronics Anticollision Project for The Car) โครงการนี้เสร็จสมบูรณ์และปิดตัวไปแล้วในปี 2004 โดยระบบที่ได้จากการวิจัยครั้งนี้มีความสามารถในการตรวจวิเคราะห์สิ่งกีดขวางด้วยการใช้แสงอินฟราเรดร่วมกับเรดาร์

Jacques Lonnoy จากบริษัท Segem ยังได้รายงานว่าภาพของวัตถุแผ่ความร้อนที่เคลื่อนที่ที่ได้จากกล้อง FIR เช่น ล้อรถยนต์ ท่อไอเสีย คนเดินเท้า และคนขี่จักรยาน เป็นภาพที่มีประสิทธิภาพดีมากในการถูกตรวจจับด้วยซอฟต์แวร์ จึงเกิดแนวความคิดที่จะนำซอฟต์แวร์มาใช้ในการตามรอยสิ่งกีดขวางที่ได้จากกล้องมองภาพกลางคืน และแจ้งเตือนคนขับถึงอันตรายที่กำลังมา ดังรูปที่ 7

รูปที่ 7  โครงการพัฒนาซอฟต์แวร์ในการติดตามสิ่งกีดขวางที่ตรวจจับด้วยกล้องอินฟราเรด ของบริษัท Sagem

Active Systems

นอกเหนือจากระบบ FIR แล้วยังมีระบบมองภาพกลางคืนอีกแบบคือ Active Night-vision ซึ่งระบบนี้ใช้แหล่งกำเนิดแสงแบบ NIR Radiation ช่วงความยาวคลื่น 780-1000 nm ไปเพิ่มความสว่างของภาพที่เห็นทำให้มองเห็นได้ชัดเจนและไกลขึ้น ดังรูปที่ 8 และจับภาพด้วยกล้องซิลิกอนมาตรฐาน (CCD หรือ CMOS) โดยมีงานวิจัยและพัฒนาสนับสนุนการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีแบบ Active คือโครงการ EDEL (Enhanced Driver’s Perception in Poor Visibility)

ก่อตั้งโดยบริษัทในแถบยุโรป ตามแผนกำหนดการได้ตั้งเป้าไว้ว่าจะสามารถสรุปผลของโครงการให้ได้ภายในเดือนกุมภาพันธ์ที่จะถึงนี้  โครงการนี้ได้อุตสาหกรรมขนาดยักษ์อย่างเช่น Osram, Jaguar, Bosch, Hella และ Centro Ricerche Fiat เข้าร่วมด้วย รวมทั้งยังได้รับความร่วมมือจากทางมหาวิทยาลัย เช่น University of Genoa, University of Karlsruhe และ University of Siena 

รูปที่ 8 ระบบมองภาพกลางคืนที่ช่วยให้คนขับมองเห็นในที่มืดได้ดีขึ้น และแสดงการเปรียบเทียบช่วงการมองเห็นของแสงแต่ละระดับ (ระยะไฟต่ำ, ระยะไฟสูง, ระยะระบบมองภาพกลางคืน)

ทั้งนี้บริษัทร่วมโครงการอย่าง Bosch ยังชี้ให้เห็นว่าภาพ NIR Image สามารถแสดงสัญลักษณ์จราจรและขอบเขตถนนได้ ทำให้ผู้ใช้รถแยกได้ว่าสิ่งกีดขวางอยู่ในบริเวณเลนรถยนต์หรือไม่ นั่นก็หมายความว่าระบบนี้ยังสามารถประยุกต์ใช้ในการเพิ่มความปลอดภัยขณะขับขี่ในลักษณะอื่นได้

เช่น การส่งสัญญาณเตือนเมื่อรถหลุดออกนอกเลน ในทางกลับกันภาพ FIR จากระบบแบบ Passive ก็สามารถบอกถึงบริเวณของเลนรถยนต์ได้ โดยแสดงเป็นภาพสัญลักษณ์อุณหภูมิของสิ่งที่อยู่รอบ ๆ 

สำหรับระบบแบบ Active ได้มีการเปิดตัวอย่างเป็นทางการไปในปี 2002 โดยบริษัท Toyota ระบบ Active ที่ว่ามีการนำหลอดอินฟราเรดแบบ Halogen มาใช้ เพราะ Toyota ต้องการปรับแต่งไฟหน้าส่องสว่างของรถยนต์ให้มีประสิทธิภาพดีขึ้นด้วยการผสมผสานระหว่างไฟสูงที่เป็นแสงอินฟราเรด กับไฟต่ำที่เป็นแสงช่วงตามองเห็น (Visible) และดูเหมือนว่าจะเป็นคำตอบที่สมบูรณ์แบบ

แต่โชคร้ายตรงที่แสงอินฟราเรดจากหลอด Halogen มีช่วงความยาวคลื่นสูงไปถึง 970 nm จึงไม่สามารถถูกตรวจจับได้ด้วยกล้องซิลิกอนที่ติดชิปที่มีความสามารถอ่านรับแสงได้ไม่ถึงช่วงความยาวคลื่น 970 nm

ด้วยการค้นพบของบริษัทในกลุ่มโครงการ EDEL และบริษัท Daimler Chrysler พบว่าแหล่งกำเนิดแสงอินฟราเรดแบบ Solid-state IR Source เช่น แหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์ชนิดเซมิคอนดักเตอร์ หรือ LED กลายมาเป็นแหล่งกำเนิดแสงอินฟราเรดที่มีประสิทธิภาพสูง

กลุ่มบริษัทดังกล่าวจึงเป็นส่วนสำคัญที่ผลักดันให้บริษัทผู้ผลิตรถยนต์พยายามพัฒนาระบบต้นแบบ ที่ประกอบด้วยแหล่งกำเนิดแสงกำลังสูงอย่างเลเซอร์ไดโอด (High-power 808 nm Laser Diode) และกล้อง CCD พร้อมแผ่นกรองแสงช่วงความยาวคลื่นกลางที่ 808 nm และมีช่วงคลาดเคลื่อนได้ภายใน 20 nm FWHM Bandwidth 

ในขณะใช้งานแหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์การควบคุมอุณหภูมิเป็นเรื่องสำคัญมากสำหรับแหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์ชนิด Solid-state เพราะเป็นไปได้ว่าในขณะใช้งานจะมีความร้อนเกิดขึ้นทำให้อุณหภูมิสูงถึง 100 ^๐C เพื่อช่วยในการจัดการกับความร้อนดังกล่าวจึงมีการนำอุปกรณ์ลดความร้อนด้วยไฟฟ้า (Thermoelectric Cooler) ดังตัวอย่างรูปที่ 9 ไปติดกับชิ้นส่วนที่เป็นทองแดงที่ประกอบอยู่กับแหล่งกำเนิดแสง

แต่ทั้งนี้การใช้เลเซอร์กำเนิดแสงอินฟราเรดมีข้อดีตรงที่แสงเลเซอร์สามารถทำหน้าอย่างอื่นได้ อย่างในส่วนของ LIDAR Scheme เช่นในระบบ Laser Range Finding Vision System เป็นระบบเสมือนตาของหุ่นยนต์ แสงเลเซอร์จะถูกใช้เป็นสัญญาณในการรับส่งเมื่อกระทบกับสิ่งต่าง ๆ และระบบจะแปลงข้อมูลของสัญญาณแสงที่ได้เป็นระยะห่างของสิ่งนั้นกับหุ่นยนต์

นอกจากนี้แสงเลเซอร์ยังประกอบอยู่ในระบบตรวจหาสภาพอากาศ เช่น การตรวจสอบหาชนิดและปริมาณแบบ Real Time ของก๊าซที่ได้จากไอเสียรถยนต์ในขณะวิ่ง หรือสภาพมลพิษในเมืองหลวง (Environmental Sensing)

รูปที่ 9 ตัวอย่างของ Thermoelectric Cooler ภาพบนเป็นภาพตัด ภาพล่างเป็นตัวอย่างสำเร็จรูปของ Melcor

การผลิตลำแสงอินฟราเรดแทนที่จะมีการผลิตให้เป็นลำแสงต่อเนื่อง (Continuous Illumination) ในทางอุตสาหกรรมอาจมีการผลิตลำแสงเป็นช่วงสม่ำเสมอ (Pulsed Emission) โดยช่วงของลำแสงที่ผลิตจะเป็นจังหวะเดียวกันกับการอ่านค่าของกล้อง (Synchronization)

วิธีการนี้ยังช่วยลดสัญญาณรบกวนที่เกิดจากแหล่งกำเนิดแสงอย่างอื่น เช่น ไฟถนน นอกจากนี้การตั้งกล้องให้อ่านค่าสัญญาณแสงเป็นจังหวะยังสามารถป้องกันไม่ให้กล้องเกิดอาการบอด “Blinded” เมื่อรับแสงความยาวคลื่น 808 nm ที่ส่องมาจากรถคันอื่น

ในที่สุดแล้วเราสามารถจะพิสูจน์ได้ว่าแหล่งกำเนิดแสงประเภท LED มีราคาที่คุ้มค่าที่สุด โดยทีมของ Moisel จากบริษัท Daimler Chrysler ทำการสร้างต้นแบบ LED Chips ขนาด 0.3 mm เป็น Array 5 x 15 ที่ต่อตรงไว้กับตัวระบายความร้อนทองแดง (Copper Heat-sink)

ตัวอย่างเช่น แหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์ชนิด Power Laser ขนาด 1 W จะมีราคาอยู่ที่ประมาณ 25 ยูโร โดยเป็นราคาที่อ้างอิงตามข้อมูลตามท้องตลาดที่อ้างอิงโดย Moisel แต่ถ้าเป็นหลอด LEDs อินฟราเรด จะมีราคาอยู่ที่ประมาณ 5 ยูโร ซึ่งเป็นราคาที่ถูกกว่าหลอด LED ชนิด Power Laser อย่างไรก็ตามเขายังได้อธิบายต่อว่ากุญแจสำคัญอยู่ที่ขนาดของจุดกำเนิดแสงที่ต้องการออกแบบ

โดยปกติแล้วขนาดจะถูกกำหนดตั้งแต่ขั้นตอนการออกแบบและการตกแต่งให้รถยนต์มีรูปลักษณ์ที่สวยงาม ยิ่งถ้าต้องการขนาดของไฟหน้าส่องสว่างเล็กเท่าไหร่ก็ยิ่งจำเป็นต้องใช้แหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์ แต่ถ้าเรื่องขนาดไม่ใช่เรื่องสำคัญหลอด LEDs อินฟราเรดจะเป็นทางเลือกที่ถือว่ามีราคาถูกมากสำหรับเป็นแหล่งกำเนิดแสงในการส่องสว่างของระบบมองภาพกลางคืน

ข้อมูลอ้างอิง
1. OLE magazine, January 2005
2. http://www.marlow.com
3. http://www.electronics-cooling.com/Resources/EC_Articles