感測器(Sensor)可以說是物聯網(Internet of Things, IoT)架構下，讓智慧自動化設備與智慧聯網產品
，像是智慧機器人、智慧工廠
、智慧電動車、智慧手環

、智慧醫療裝置、智慧家電
、智慧行動電話等，執行即時互動的關鍵元件。

 

感測器可以定義為：“能夠感知並檢測欲量測對象物的物理量或化學量，並將其轉換成可以計量的輸出訊號之裝置”。其中

，量測的物理量
，包括溫度、壓力
、磁性
、光等;而化學量則包括pH值、濃度、純度、濕度等。

 

 

以下介紹幾款可配備於自動化設備與控製係統的感測器，並進一步說明其技術特點、技術發展方向以及應用領域。

 

 

影像感測器(Image Sensor)可ke從cong一yi整zheng幅fu圖tu像xiang捕bu獲huo光guang線xian的de數shu以yi千qian計ji圖tu元yuan
，基ji本ben原yuan理li是shi透tou過guo光guang電dian效xiao應ying將jiang光guang線xian能neng量liang轉zhuan換huan成cheng電dian荷he
，光guang線xian越yue強qiang電dian荷he越yue多duo
，這zhe些xie電dian荷he就jiu成cheng為wei判pan斷duan光guang線xian強qiang弱ruo的de依yi據ju。

 

影像感測器應用領域包括工業自動化應用，像是檢驗
、計量
、測量、定向、瑕疵檢測。未來技術發展方向將朝更低耗電量、更廣光線波長擷取範圍、更高精密度檢測辨識、更快檢測辨識速度等邁進。

 

 

壓力感測器(Pressure Sensor)是檢測氣體或液體之壓力強度，並將壓力強度轉換成輸出訊號;已廣泛應用於各種工業自動控製環境，涉及水利水電、鐵路交通

、智慧建築
、生產自 動控、航空航太等。未來技術將朝更微型MEMS腔體結構設計、更高靈敏度檢測能力發展。

 

 

位置感測器(Position Sensor)主要應用於機器人控製係統
，如線性編碼器
、旋轉編碼器、伺服馬達等;技術發展是朝更高精確度控製、

加速度感測控製、更微型MEMS腔體結構設計方向前進。

 

 

位移感測器(Level Sensor)，又稱為線性感測器，分為電感式位移感測器、電容式位移感測器、光電式位移感測器
、超音波式位移感測器
、霍爾式位移感測器;主要應用在自動 化裝備生產線對模擬量的智慧控製。技術發展朝更微型MEMS腔體結構設計

、非接觸檢測技術開發、數位式檢測技術開發
、更高精確度控製等方向演進。

 

 

力量感測器(Force Sensor)是用來檢測氣體
、固體、液體等物質間相互作用力的感測器，多應用在力度檢測，如機器人手臂抓取物件力度大小的控製。技術發展朝更低耗電量
、更快的檢測反應時間、更高精確度檢測辨識等方向前進。

 

 

氣體感測器(Gas Sensor)能針對可燃性氣體、毒性氣體成分進行測定
，並將其轉換成輸出訊號，可用於工業自動化、礦產資源探測
、氣象觀測和遙測、生鮮保存、防盜、節能等領域。技術發展朝更快的監測反應時間、更短的監測距離、更多氣體類型連續監測等方向精進。

 

 

半 導體感測器(Semiconductor Sensor)係利用半導體材料各種物理、化學和生物學特性製成的感測器。應用領域涵蓋工業自動化
、遙測、工業型機器人、家用電器
、環境汙染監測
、醫療保 健
、醫藥工程、生物工程等。技術發展朝更微型MEMS腔體結構設計、更高靈敏度檢測能力、降低製造成本等方向邁進。

 

 

光纖感測器(Fiber Optic Sensor)可將來自光源的光經過光纖送入調製器(Modulator)
，使待測參數與進入調製區的光相互作用後
，導致光的光學性質發生變化，稱為被調 製的訊號光，再經過光纖送入光探測器，經解調後，獲得被測參數。主要用於工業自動化領域
，像是磁力、聲波、壓力
、溫度
、加速度、陀螺儀
、位移、液體、轉 矩
、聲光、電流及應變力等物理量之檢測。技術發展朝更短監測距離、提高量測光能量強度的準確性等方向精進。

 

yinyingquanqiuqushiyushichangbianhua
，changshangjijitichuyanfajihuajinxingchuangxinjishukaifa，zhongyaodejishuchengguobixujiayibaohu，bimianyinjingzhengduishouchaoxihuomofangersangshijingzhengyoushi。duici
，kejijiezhuyao 是shi透tou過guo專zhuan利li申shen請qing程cheng序xu進jin行xing技ji術shu成cheng果guo保bao護hu，其qi他ta廠chang商shang藉ji由you係xi統tong化hua專zhuan利li探tan勘kan與yu分fen析xi，可ke以yi了le解jie特te定ding領ling域yu專zhuan利li技ji術shu趨qu勢shi以yi及ji特te定ding廠chang商shang專zhuan利li布bu局ju動dong向xiang，同tong時shi，也ye得de以yi避bi免mian或huo是shi 提早因應未來可能招致的專利侵權威脅。

 

本文以美國專利暨商標局(USPTO)公告的核準專利做為專利檢索資料來源
，並透過“資策會專利地圖探勘分析平台”，進行專利檢索
、專利分析以及專利資料下載與整理。

 

針對感測器進行專利分析，藉此掌握感測器國際研發投入情形，進一步了解專利技術動向以及對產業可能造成之影響。

 

專利檢索以感測器關鍵廠商為基礎
，並佐以關鍵字及關鍵欄位等項目進行檢索。其中
，關鍵廠商包括：Robert Bosch、Denson、Honeywell、Infineon Technologies
、STMicrolectronics、Analog Devices
、Freescale Semiconductor等;關鍵字為Sensor等;分類項為73*(UPC);關鍵欄位則以請求項為主。

 

針對專利檢索結果進行研判與調整，最後，篩選出22,612件感測器美國核準專利進行分析。

 

首先，透過資料探勘(Data Mining)功能並針對22,612件感測器專利進行國家別(Country)
、行業別(Sector)以及領域別(Field)分析。其次
，針對 22,612件感測器專利進行技術分類項目比對分析
，藉此掌握感測器專利涉及的重要技術分類項目分布情形。

 

 

根據世界智慧財產組織(WIPO)發布的對照表，每一國際專利分類項(IPC)皆可對應到某行業別及領域別
，據此進行資料探勘分析。透過資料探勘功能，並針對22,612件感測器專利進行比對分析
，進一步掌握感測器專利所屬行業別
、領域別分布情形。

 

首先
，根據國際專利分類碼(IPC)所屬行業別(Sector)進行資料探勘比對分析，22,612件感測器專利所屬行業別分布，主要集中在 Instruments(40.9%)
，其次則依序為Electrical Engineering(31.1%)
、Mechanical engineering(22.4%)、Chemistry(3.6%)、Other Fields(2.1%)。

 

其次，根據國際專利分類碼所屬領域別(Field)進行資料探勘比對分析，22,612件感測器專利所屬領域別比重前十名者依序為：

 

 

整體而言，感測器專利所屬領域別分布，主要集中在量測、機械、運算科技
、運輸、電氣能源裝置、控製、引擎、半導體、醫療科技
、視聽科技等。

 

近年來感測器專利則在醫療科技
、半導體等領域別布局相對積極，值得科技界密切關注後續發展趨勢。

 

 

根據美國專利暨商標局發布的美國專利分類項(UPC)對照表，每一UPC皆可對應到某技術分類項目
，據此進行資料探勘分析。

 

透過資料探勘比對分析，共計篩選出30項感測器重要專利涉及的重要技術分類項目(表1)。

 

 

整體而言
，感測器專利所屬技術分類項目，主要分布在測量與檢查、運輸工具/導航/相對位置(含括陀螺儀感測器技術)、電氣特性-測量與檢查、通訊-電氣訊號 處理、內燃機
、數據處理-校正
、半導體裝置(含括半導體感測器技術)、手術-放射性照射、輻射能、半導體裝置製造-製程(含括半導體感測器技術)、控製係 統、光學-測量與檢查(含括光纖感測器技術)、影像分析(含括影像感測器技術)等。

 

近年來感測器專利則在半導體裝置
、半導體裝置製造-製程、手術-放射性照射等技術分類項目布局相對積極

，值得科技界密切關注後續發展。

 

透過資料探勘篩選出的30項感測器專利涉及的重要技術分類

，進一步根據其屬性分類為：檢測
、資料處理、網路傳輸
、電力處理、應用、其他等類別。

 

整體而言，專利布局主要集中在應用(51.0%)、檢測(28.5%)、網路傳輸(8.2%)等類別，合計比重高達87.7%。其中，應用以運輸工具/導航/相對位置為主，檢測以測量與檢查為主，網路傳輸以通訊-電氣訊號處理為主(圖1)。

 

圖1 感測器專利資料探勘分析-重要技術分類項目 圖片來源：資策會MIC，2016年2月

 

 

透過資料探勘比對分析

，篩選出30項感測器專利涉及的重要技術分類項目，發現主要分布在測量與檢查(17.7%)、運輸工具/導航/相對位置(9.1%)、 電氣特性-測量與檢查(7.4%)、通訊-電氣訊號處理(6.9%)、內燃機(4.9%)、數據處理-校正(4.6%)、半導體裝置(4.5%)
、手術- 放射性照射(4.0%)、輻射能(3.5%)
、半導體裝置製造-製程(2.8%)、控製係統(2.2%)、光學-測量與檢查(1.7%)、影像分析 (1.4%)等。

 

近年來感測器專利則在半導體裝置(含括半導體感測器技術)、半導體裝置製造-製程(含括半導體感測器技術)、手術-放射性照射等技術分類項目布局相對積極，值得科技界密切關注後續發展。

 

建議有意跨入感測器產業的半導體廠商或是新進廠商，應可鎖定半導體感測器相關技術做為新事業規劃之優先選項，像是MEMS Sensor、Infrared Sensor、CMOS Sensor等。