ST發(fā)布更遠(yuǎn)ToF測距，雙二極體實現(xiàn)攝像頭抗LED頻閃

近年來汽車電子的發(fā)展迅猛，各種LED大燈、輔助駕駛、主動安全等新特色均已全面商用。這些技術(shù)的普及離不開半導(dǎo)體廠商的參與，ST作為排名前五的汽車電子半導(dǎo)體廠商，在影像、車載影音等方面頗有建樹。近日其在北京專門召開了FlightSense和車載攝像頭新品發(fā)布會，意法半導(dǎo)體影像產(chǎn)品部技術(shù)市場經(jīng)理張程怡給記者進行了詳盡的講解。

意法半導(dǎo)體影像產(chǎn)品部技術(shù)市場經(jīng)理張程怡

世界上最小的ToF傳感器

ToF傳感器最近幾年聽聞的很多，尤其是在IphoneX中，其實也有ToF傳感器來輔助確定人臉位置。ToF的原理很簡單，與傳統(tǒng)的超聲波測距類似。

FlightSense原理

ST在ToF方面也是耕耘了很久，早在幾年前就曾推出過VL6180、VL53L0X的產(chǎn)品。VL6180是其第一代產(chǎn)品，最大測距大于40cm，采用850nm的波長。據(jù)張程怡介紹，因為波長與紅外線接近，因此在很多場合會被干擾。所以在迭代的產(chǎn)品VL53L0X中，就采用了940nm的波長激光，測距距離也提升到了2m。而且根據(jù)命名規(guī)則，只要是VL53系列的，都會采用940nm的波長。最新推出的VL53L1X同樣也采用了940nm的波長，同時將測距距離又提升了一倍，打到了4m。在問及為何會有如此大提升時，張程怡介紹到，其實三代與二代產(chǎn)品的激光發(fā)射強度是一樣的，三代在封裝時候在接收端上面加了一個光學(xué)套件，因此可以收到更多反射回來的光線。小編在觀察時候也發(fā)現(xiàn)，芯片上面的兩個孔徑一大一小，應(yīng)該大孔是接收傳感器，可以接收到更大角度的發(fā)射光。ST宣稱這是世界上最小的ToF傳感器，它采用單光子雪崩二極管，超高速時間分辨率讓Direct ToF技術(shù)能夠采用ST CMOS SPAD制造工藝，集成傳感器、濾波器、光學(xué)器件、VCSEL和驅(qū)動器于一體，構(gòu)成了高度校準(zhǔn)的系統(tǒng)。

FlightSense歷代產(chǎn)品

另外張程怡也介紹到，其實只要激光強度增加，可以做到更遠(yuǎn)的測距距離，工業(yè)應(yīng)用上，40米400米均可實現(xiàn)。只不過ST的ToF產(chǎn)品目前主要應(yīng)用于消費電子等與人接觸極為密切的領(lǐng)域，這方面是生產(chǎn)的器件的發(fā)射光功率需要符合一定的安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。

ST手機相機對焦輔助新應(yīng)用

ToF目前最大的應(yīng)用是在手機上，幫助攝像頭進行輔助對焦。最近很火的雙攝對于目標(biāo)物的景深的判斷，就需要ToF傳感器來是新多區(qū)掃描，來確定主體與背景的位置，然后依位置進行曝光功率適配。據(jù)悉，在激光自動對焦應(yīng)用上，ST的產(chǎn)品已經(jīng)覆蓋了70余款手機，超過15家手機廠商，出貨量超過3.5億顆。

除此外，張程怡還在現(xiàn)場展示了不少客戶的成品，其中有科勒的自動龍頭，小米的掃地機器人，自動化妝鏡等等。

ST ToF開發(fā)套件和客戶方案展示

抑LED閃爍、高HDR圖像傳感器

“我們曾經(jīng)大概有兩年的時間沒有特別推出新產(chǎn)品，總算現(xiàn)在我們回來了。”張程怡如是說。而這款全新的圖像傳感器，張程怡表示對其市場前景非常的看好?為什么呢?因為它抓住了一個現(xiàn)在汽車攝像頭領(lǐng)域的痛點，如何應(yīng)對高LED頻閃的同時實現(xiàn)高HDR的圖像采集。

ST汽車影像歷代產(chǎn)品

奧迪是最早在量產(chǎn)車型上搭載LED大燈的汽車廠商，也因此聞名，后被眾多汽車廠商紛紛效仿。LED具有高亮度，節(jié)能，可以隨意造型的特點，因此現(xiàn)在在汽車上配備LED大燈已經(jīng)成為一種大勢。不過對于圖像傳感器而言，LED的頻閃會對其成像造成很大困擾。路上見到的采用PWM調(diào)制的LED光源沒有標(biāo)準(zhǔn)頻率，光源之間無相位相干性，傳統(tǒng)的2次或3次曝光時間HDR傳感器，在陽光直射下，長曝光總是飽和，而中短曝光因時間太短而錯失LED脈沖。如果圖像傳到汽車顯示屏上，那么這種LED閃爍的現(xiàn)象將會分散駕駛?cè)俗⒁饬?，使攝像系統(tǒng)看不清交通狀況，在高級的輔助駕駛系統(tǒng)中，就會導(dǎo)致信息丟失，系統(tǒng)出現(xiàn)錯判。

ST 光源閃爍解決方案

據(jù)張程怡 介紹，全新的ST圖像傳感器的抑光源閃爍方案中采用了兩個二極體，能夠有效的控制60Hz到4KHz的LED頻率范圍的閃爍(10%起的占空比)。如上圖所示，傳統(tǒng)的3次曝光分為長中短三次，外加一個消隱時間。這四個環(huán)節(jié)構(gòu)成一個周期。在一個周期內(nèi)，消隱時間內(nèi)會漏掉一次LED開的情況。有些愛思考的讀者可能會想，那么只要把長中短曝光的時間變短不就好了?這樣就可以抓到每一次LED閃爍了。但如果三次曝光時間變短，就會帶來另一個問題，HDR寬動態(tài)效果就沒有了。必須要保證長中短三次曝光都可以捕捉到LED開，這樣才能實現(xiàn)高HDR效果。再來看ST的全新方案，小二極管進行短促的中曝短曝，大二極管在小二極管的大BMS周期上實現(xiàn)疊加的長曝光。官方介紹稱：雙二極體在大二極管上連續(xù)對長曝光進行積分運算;在小二極管進行中短曝光時間積分運算，成功擴展動態(tài)范圍，同步解決LED光源閃爍問題。

張程怡認(rèn)為，這種全新的抗LED閃爍的高HDR圖像傳感器方案，可以完全滿足電子后視鏡(E-mirror)的要求。傳統(tǒng)玻璃后視鏡中能看到的，未來的電子后視鏡也都能捕捉到，不僅不會丟失任何信息，而且相比傳統(tǒng)玻璃后視鏡，在惡劣光照條件下也不受影響。

<極品飛車>電影中E-Mirror展示

其實早在電影中，電子后視鏡的藝術(shù)效果早就有所體現(xiàn)，相信ST的全新的圖像傳感器方案(VG6768+STV0971)的推出，未來高端汽車市場會有更多的電子后視鏡的實車面世。

據(jù)悉，全新ToF傳感器和圖像傳感器方案將于3、4月份推出。張程怡介紹到：“在百家爭鳴中，ST會審視自己，發(fā)揮自己獨到優(yōu)勢。”