近年來(lái)汽車電子的發(fā)展迅猛，各種LED大燈、輔助駕駛、主動(dòng)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(huì)，意法半導(dǎo)體影像產(chǎn)品部技術(shù)市場(chǎng)經(jīng)理張程怡給記者進(jìn)行了詳盡的講解。

意法半導(dǎo)體影像產(chǎn)品部技術(shù)市場(chǎng)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(tīng)聞的很多，尤其是在IphoneX中，其實(shí)也有ToF傳感器來(lái)輔助確定人臉位置。ToF的原理很簡(jiǎn)單，與傳統(tǒng)的超聲波測(cè)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(guò)VL6180、VL53L0X的產(chǎn)品。VL6180是其第一代產(chǎn)品，最大測(cè)距大于40cm，采用850nm的波長(zhǎng)。據(jù)張程怡介紹，因?yàn)椴ㄩL(zhǎng)與紅外線接近，因此在很多場(chǎng)合會(huì)被干擾。所以在迭代的產(chǎn)品VL53L0X中，就采用了940nm的波長(zhǎng)激光，測(cè)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(huì)采用940nm的波長(zhǎng)。最新推出的VL53L1X同樣也采用了940nm的波長(zhǎng)，同時(shí)將測(cè)距距離又提升了一倍，打到了4m。在問(wèn)及為何會(huì)有如此大提升時(shí)，張程怡介紹到，其實(shí)三代與二代產(chǎn)品的激光發(fā)射強(qiáng)度是一樣的，三代在封裝時(shí)候在接收端上面加了一個(gè)光學(xué)套件，因此可以收到更多反射回來(lái)的光線。小編在觀察時(shí)候也發(fā)現(xiàn)，芯片上面的兩個(gè)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(shí)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(dòng)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(shí)只要激光強(qiáng)度增加，可以做到更遠(yuǎn)的測(cè)距距離，工業(yè)應(yīng)用上，40米400米均可實(shí)現(xiàn)。只不過(guò)ST的ToF產(chǎn)品目前主要應(yīng)用于消費(fèi)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(jī)相機(jī)對(duì)焦輔助新應(yīng)用

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

除此外，張程怡還在現(xiàn)場(chǎng)展示了不少客戶的成品，其中有科勒的自動(dòng)龍頭，小米的掃地機(jī)器人，自動(dòng)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?cè)?jīng)大概有兩年的時(shí)間沒(méi)有特別推出新產(chǎn)品，總算現(xiàn)在我們回來(lái)了。”張程怡如是說(shuō)。而這款全新的圖像傳感器，張程怡表示對(duì)其市場(chǎng)前景非常的看好?為什么呢?因?yàn)樗プ×艘粋€(gè)現(xiàn)在汽車攝像頭領(lǐng)域的痛點(diǎn)，如何應(yīng)對(duì)高LED頻閃的同時(shí)實(shí)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(diǎn)，因此現(xiàn)在在汽車上配備LED大燈已經(jīng)成為一種大勢(shì)。不過(guò)對(duì)于圖像傳感器而言，LED的頻閃會(huì)對(duì)其成像造成很大困擾。路上見(jiàn)到的采用PWM調(diào)制的LED光源沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)頻率，光源之間無(wú)相位相干性，傳統(tǒng)的2次或3次曝光時(shí)間HDR傳感器，在陽(yáng)光直射下，長(zhǎng)曝光總是飽和，而中短曝光因時(shí)間太短而錯(cuò)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(huì)分散駕駛?cè)俗⒁饬?，使攝像系統(tǒng)看不清交通狀況，在高級(jí)的輔助駕駛系統(tǒng)中，就會(huì)導(dǎo)致信息丟失，系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)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(gè)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(zhǎng)中短三次，外加一個(gè)消隱時(shí)間。這四個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成一個(gè)周期。在一個(gè)周期內(nèi)，消隱時(shí)間內(nèi)會(huì)漏掉一次LED開的情況。有些愛(ài)思考的讀者可能會(huì)想，那么只要把長(zhǎng)中短曝光的時(shí)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(shí)間變短，就會(huì)帶來(lái)另一個(gè)問(wèn)題，HDR寬動(dòng)態(tài)效果就沒(méi)有了。必須要保證長(zhǎng)中短三次曝光都可以捕捉到LED開，這樣才能實(shí)現(xiàn)高HDR效果。再來(lái)看ST的全新方案，小二極管進(jìn)行短促的中曝短曝，大二極管在小二極管的大BMS周期上實(shí)現(xiàn)疊加的長(zhǎng)曝光。官方介紹稱：雙二極體在大二極管上連續(xù)對(duì)長(zhǎng)曝光進(jìn)行積分運(yùn)算;在小二極管進(jìn)行中短曝光時(shí)間積分運(yùn)算，成功擴(kuò)展動(dòng)態(tài)范圍，同步解決LED光源閃爍問(wèn)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(lái)的電子后視鏡也都能捕捉到，不僅不會(huì)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(shí)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(lái)高端汽車市場(chǎng)會(huì)有更多的電子后視鏡的實(shí)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(zhēng)鳴中，ST會(huì)審視自己，發(fā)揮自己獨(dú)到優(yōu)勢(shì)。”