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[导读]近年来汽车电子的发展迅猛,各种LED大灯、辅助驾驶、主动安全等新特色均已全面商用。这些技术的普及离不开半导体厂商的参与,ST作为排名前五的汽车电子半导体厂商,在影像、车载影音等方面颇有建树。近日其在北京专门

近年来汽车电子的发展迅猛,各种LED大灯、辅助驾驶、主动安全等新特色均已全面商用。这些技术的普及离不开半导体厂商的参与,ST作为排名前五的汽车电子半导体厂商,在影像、车载影音等方面颇有建树。近日其在北京专门召开了FlightSense和车载摄像头新品发布会,意法半导体影像产品部技术市场经理张程怡给记者进行了详尽的讲解。

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意法半导体影像产品部技术市场经理张程怡

世界上最小的ToF传感器

ToF传感器最近几年听闻的很多,尤其是在IphoneX中,其实也有ToF传感器来辅助确定人脸位置。ToF的原理很简单,与传统的超声波测距类似。

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FlightSense原理

ST在ToF方面也是耕耘了很久,早在几年前就曾推出过VL6180、VL53L0X的产品。VL6180是其第一代产品,最大测距大于40cm,采用850nm的波长。据张程怡介绍,因为波长与红外线接近,因此在很多场合会被干扰。所以在迭代的产品VL53L0X中,就采用了940nm的波长激光,测距距离也提升到了2m。而且根据命名规则,只要是VL53系列的,都会采用940nm的波长。最新推出的VL53L1X同样也采用了940nm的波长,同时将测距距离又提升了一倍,打到了4m。在问及为何会有如此大提升时,张程怡介绍到,其实三代与二代产品的激光发射强度是一样的,三代在封装时候在接收端上面加了一个光学套件,因此可以收到更多反射回来的光线。小编在观察时候也发现,芯片上面的两个孔径一大一小,应该大孔是接收传感器,可以接收到更大角度的发射光。ST宣称这是世界上最小的ToF传感器,它采用单光子雪崩二极管,超高速时间分辨率让Direct ToF技术能够采用ST CMOS SPAD制造工艺,集成传感器、滤波器、光学器件、VCSEL和驱动器于一体,构成了高度校准的系统。

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FlightSense历代产品

另外张程怡也介绍到,其实只要激光强度增加,可以做到更远的测距距离,工业应用上,40米400米均可实现。只不过ST的ToF产品目前主要应用于消费电子等与人接触极为密切的领域,这方面是生产的器件的发射光功率需要符合一定的安规标准。

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ST手机相机对焦辅助新应用

ToF目前最大的应用是在手机上,帮助摄像头进行辅助对焦。最近很火的双摄对于目标物的景深的判断,就需要ToF传感器来是新多区扫描,来确定主体与背景的位置,然后依位置进行曝光功率适配。据悉,在激光自动对焦应用上,ST的产品已经覆盖了70余款手机,超过15家手机厂商,出货量超过3.5亿颗。

除此外,张程怡还在现场展示了不少客户的成品,其中有科勒的自动龙头,小米的扫地机器人,自动化妆镜等等。

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ST ToF开发套件和客户方案展示

抑LED闪烁、高HDR图像传感器

“我们曾经大概有两年的时间没有特别推出新产品,总算现在我们回来了。”张程怡如是说。而这款全新的图像传感器,张程怡表示对其市场前景非常的看好?为什么呢?因为它抓住了一个现在汽车摄像头领域的痛点,如何应对高LED频闪的同时实现高HDR的图像采集。

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ST汽车影像历代产品

奥迪是最早在量产车型上搭载LED大灯的汽车厂商,也因此闻名,后被众多汽车厂商纷纷效仿。LED具有高亮度,节能,可以随意造型的特点,因此现在在汽车上配备LED大灯已经成为一种大势。不过对于图像传感器而言,LED的频闪会对其成像造成很大困扰。路上见到的采用PWM调制的LED光源没有标准频率,光源之间无相位相干性,传统的2次或3次曝光时间HDR传感器,在阳光直射下,长曝光总是饱和,而中短曝光因时间太短而错失LED脉冲。如果图像传到汽车显示屏上,那么这种LED闪烁的现象将会分散驾驶人注意力,使摄像系统看不清交通状况,在高级的辅助驾驶系统中,就会导致信息丢失,系统出现错判。

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ST 光源闪烁解决方案

据张程怡 介绍,全新的ST图像传感器的抑光源闪烁方案中采用了两个二极体,能够有效的控制60Hz到4KHz的LED频率范围的闪烁(10%起的占空比)。如上图所示,传统的3次曝光分为长中短三次,外加一个消隐时间。这四个环节构成一个周期。在一个周期内,消隐时间内会漏掉一次LED开的情况。有些爱思考的读者可能会想,那么只要把长中短曝光的时间变短不就好了?这样就可以抓到每一次LED闪烁了。但如果三次曝光时间变短,就会带来另一个问题,HDR宽动态效果就没有了。必须要保证长中短三次曝光都可以捕捉到LED开,这样才能实现高HDR效果。再来看ST的全新方案,小二极管进行短促的中曝短曝,大二极管在小二极管的大BMS周期上实现叠加的长曝光。官方介绍称:双二极体在大二极管上连续对长曝光进行积分运算;在小二极管进行中短曝光时间积分运算,成功扩展动态范围,同步解决LED光源闪烁问题。

张程怡认为,这种全新的抗LED闪烁的高HDR图像传感器方案,可以完全满足电子后视镜(E-mirror)的要求。传统玻璃后视镜中能看到的,未来的电子后视镜也都能捕捉到,不仅不会丢失任何信息,而且相比传统玻璃后视镜,在恶劣光照条件下也不受影响。

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<极品飞车>电影中E-Mirror展示

其实早在电影中,电子后视镜的艺术效果早就有所体现,相信ST的全新的图像传感器方案(VG6768+STV0971)的推出,未来高端汽车市场会有更多的电子后视镜的实车面世。

 

据悉,全新ToF传感器和图像传感器方案将于3、4月份推出。张程怡介绍到:“在百家争鸣中,ST会审视自己,发挥自己独到优势。”

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