安森美先進(jìn)圖像傳感器如何提升行車(chē)安全

盡管包括碰撞結構、安全氣囊、剎車(chē)和輪胎在內的汽車(chē)技術(shù)不斷進(jìn)步，幫助提高了車(chē)輛安全性，但我們仍然面臨著(zhù)各種道路風(fēng)險。而且，這些風(fēng)險是不斷變化的。低光照度等駕駛條件會(huì )顯著(zhù)增加道路危險性，而此類(lèi)駕駛條件不僅給駕駛員帶來(lái)挑戰，同時(shí)也對車(chē)輛先進(jìn)駕駛輔助系統 (ADAS) 中的傳感器帶來(lái)考驗。在嚴苛的夜間和低光環(huán)境中，需要高性能汽車(chē)傳感器來(lái)確保行車(chē)安全。

顯而易見(jiàn)，在低光條件下，道路存在更大的風(fēng)險。低光環(huán)境增加駕駛危險性的主要原因之一是人類(lèi)視力的局限性。在黑暗條件下，駕駛員往往無(wú)法及時(shí)察覺(jué)風(fēng)險，或者完全注意不到風(fēng)險。而且，對向車(chē)燈會(huì )讓駕駛員眩目，使問(wèn)題變得更加嚴重。此外，駕駛員打瞌睡或酒后駕駛等因素，也會(huì )進(jìn)一步增加風(fēng)險。面對這些因素和環(huán)境條件，ADAS功能可以幫助減少事故發(fā)生，因而底層傳感器的性能對確保安全至關(guān)重要。

低光性能

安森美 (onsemi)深知汽車(chē)應用的復雜性，因此開(kāi)發(fā)了AR0220AT 。這款170萬(wàn)像素 (MP) 傳感器專(zhuān)為ADAS功能而設計。該傳感器的強大性能源于先進(jìn)的雙轉換增益 (DCG)，以及更大的4.2μm像素設計。許多傳感器制造商都采用了大小像素設計，使用小型光電二極管和大型光電二極管的組合，但這很容易產(chǎn)生飽和問(wèn)題，并在低光條件下產(chǎn)生不必要的偽影。

通過(guò)DCG技術(shù)，我們可以使用更大的像素尺寸，傳感器可以動(dòng)態(tài)調整像素的轉換增益，從而根據場(chǎng)景的動(dòng)態(tài)范圍調整響應。這項技術(shù)可實(shí)現對高動(dòng)態(tài)范圍 (HDR) 環(huán)境的精確成像，并減少來(lái)自脈沖光源（如汽車(chē)前大燈和剎車(chē)燈）的閃爍效果。

在夜間場(chǎng)景中，圖像噪聲和偽影可能會(huì )掩蓋道路上的危險，或被誤認為危險。在黑暗的條件下，AR0220AT的高靈敏度和低噪聲圖像能夠準確展示前方路況（圖1）。

圖1 競爭對手的傳感器（左側）與安森美 ART0220AT（右側）的對比，請注意左側圖中的低光性能下降和出現偽影

在典型的極具挑戰的場(chǎng)景中，如日出或日落時(shí)，環(huán)境光較弱，而太陽(yáng)光很強。

圖2 競爭產(chǎn)品（左側）與安森美（右側）的信噪比性能比較

其他設計考慮因素

對于傳感器提供的安全性和希望有效實(shí)施該技術(shù)的汽車(chē)制造商來(lái)說(shuō)，還有其他重要的考慮因素。這款傳感器使用嵌入式硬件機制來(lái)實(shí)時(shí)監測所有圖像，將每一幀圖像標記為“良好”或“潛在問(wèn)題”。這樣，ADAS控制器就能完全確保每幀圖像的準確性，防止錯誤圖像觸發(fā)不必要的車(chē)輛干預，并使系統能夠執行正確的操作。

對于安森美而言，集成球柵陣列 (iBGA) 封裝是合理的選擇。因為與許多競爭方案所使用的芯片級封裝 (CSP) 相比，iBGA設計緊湊，同時(shí)熱穩定性更高。與CSP設計不同，iBGA在許多汽車(chē)應用面臨的嚴苛高溫條件下不易變形。AR0220AT還經(jīng)優(yōu)化設計，工作功耗降至269mW，這不僅降低了運行溫度，而且進(jìn)一步減少了傳感器噪聲，并提高了低光性能。

圖3 競爭產(chǎn)品（左側）與安森美產(chǎn)品（右側），因角度性能造而成的色彩損失對比

總結

汽車(chē)圖像傳感器的可靠性和圖像質(zhì)量至關(guān)重要，需要在各種條件下保持高性能，以確保在任何路況下的安全性。在設計滿(mǎn)足此類(lèi)需求的攝像頭系統時(shí)，需要考慮許多特性，但也許最重要的特性是傳感器的動(dòng)態(tài)范圍和低光性能。制造商可以依靠AR0220AT的高性能和易集成性，為ADAS系統提供更高水平的安全性和自主性。