近红外光的世界及其应用
什么是红外线？
这是可见光谱（上图）。它是电磁波谱中唯一能被我们的眼睛识别的部分。可见光谱的波长范围为 380 至 750 纳米 (nm)。光谱左侧较短的波长（380nm）被识别为紫色，光谱右侧较长的波长（750nm）被识别为红色。我们的眼睛看不到高于或低于此范围的任何光。任何低于 380 纳米的光被称为紫外线 (UV)，任何高于 750 纳米的光被称为红外线 (IR)。
此外，红外线也有不同的类别。有近红外线（750-2500nm），中红外线（2500-4000nm），以及远红外线（4000nm~）。近红外线和远红外线具有完全不同的特性和用途。
对于这篇博客，让我们首先用一个非常熟悉的例子来加深对“近红外”的理解。
介绍最先进的“近红外”设备……iPhone！！
为了让您了解近红外在日常生活中的应用，我们准备了一台 iPhone 和一台近红外相机。
太棒了！我们现在有了近红外相机。
现在回到正题。首先，让我们使用 Face ID 解锁这台 iPhone。当我们触摸电源按钮时，iPhone 已经解锁。就好像没有任何身份验证过程一样。但是，如果我们通过 NIR 摄像头查看 iPhone……
闪！闪！闪！
现在当指向墙壁时......
原来，闪光的身份是无数点的投影图案。
当 iPhone 运行面部识别软件或创建 Memoji 等时会出现这种闪烁。
这就是 iPhone 的“真实景深”功能。它的作用是测量拍摄对象与相机之间的精确距离，然后让相机查看前方物体的三维形状。
由于 iPhone 的红外摄像头和点投影仪是分开放置的，因此点投影的角度与红外摄像头略有偏差。因此，红外摄像头捕捉到的每个点都会根据拍摄对象的距离水平移动。通过计算这种移动的程度，可以确定每个点的距离。这种 3D 测量方法称为主动立体方法。
这种方法用于掌握拍摄对象脸部的三维形状，提高 iPhone 人脸认证的准确率。即使戴着太阳镜，只要是能在一定程度上透射红外线的东西，也可以通过认证。你用过 Memoji 吗？该功能可以读取镜头前拍摄对象的面部肌肉，这是“True Depth”利用近红外光实现的另一项功能。
如果您想亲眼见证 iPhone 的 TRUE DEPTH 功能的实际效果，请随意观看我们用红外摄像机拍摄的相邻视频。
未来：激光雷达和自动驾驶
近年来，汽车行业迎来了一个重大转折点。电动汽车？这只是其中之一，但先进传感器技术的发展为实现人类完全自动驾驶乘用车的梦想开辟了道路。实现这一梦想的关键技术之一就是“LiDAR”。LiDAR 代表“光检测和测距”。LiDAR 中的 L 也可以代表“激光”，日语直译为“激光检测和测距”。
一般来说，激光通常用于测距设备，例如建筑工人、高尔夫球手和军人使用的手持测距仪。使用时，会发射激光束，如果激光束击中物体，则会接收并测量反射光。LiDAR 应用了这一概念，通过在几分之一秒内反复发射数千束激光来创建“点云数据”（就像雷达，但使用不可见的激光）。这使得 LiDAR 设备能够有效地“看到”物体的形状和距离。
*3D点云数据图像
现在我们了解了 LiDAR 的基本机制，那么哪些因素对于它在自动驾驶汽车上有效利用至关重要呢？
例如，如果激光观测点之间的距离太远，狭窄的障碍物可能会从激光器之间穿过，而无法被正确识别。
有效距离也很重要。考虑到高速行驶的汽车的制动距离，至少需要精确测量100米。但是距离越远，反射的光就越少，测量就越困难。因此，作为对策，有一种方法是增加激光的输出以增加反射光，从而更容易检测。
然而，这种方法也存在一个大问题——它会损害人眼。
目前，大多数主流 LiDAR 设备都使用 905 nm 的近红外波长 - 主要出于成本原因，但该波长接近可见光，因此有可能损害我们的视网膜，甚至导致失明。因此，近年来，由于政府法规，LiDAR 已改用更长的 1500 nm 近红外波长。通过切换到 1500nm，对我们眼睛的损害作用显著降低，甚至完全消除。
然而，使用 1500nm 的主要缺点是价格。由于大多数由硅制成的消费级传感器不具备有效观察 1500nm 波长红外光所需的灵敏度，因此需要使用 InGaAs（砷化铟镓）制成的特殊传感器。仅这种材料就比硅贵几倍。例如，据说基于硅的基本汽车 LiDAR 系统的成本约为 100,000 日元或更多。那么问题是，使用 1500nm 的高精度基于 InGaAs 的 LiDAR 系统的成本是多少？平衡 LiDAR 的成本和性能方面可能是开发未来自动驾驶汽车的关键之一。
我们希望这篇博文能帮助您了解红外光的奇妙世界及其一些应用。
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