儘管包括碰撞結構、安全氣囊、剎車和輪胎在內的汽車技術不斷進步，協助提升了車輛安全性，但我們仍然面臨著各種道路風險。而且，這些風險是不斷變化的。低光照度等駕駛條件會顯著增加道路危險性，而此類駕駛條件不僅給駕駛員帶來挑戰，同時也對車輛先進駕駛輔助系統 (ADAS) 中的感測器帶來考驗。在嚴苛的夜間和低光環境中，需要高性能汽車感測器來確保行車安全。
顯而易見，在低光條件下，道路存在更大的風險。美國公路安全保險協會 (IIHS) 發現，在 2021 年，美國 54% 的道路死亡事故發生在傍晚 18:00 至次日清晨 6:00 的低光條件下，儘管該時間段內路上車輛較少。同樣，美國國家公路交通安全管理局(NHTSA) 指出，超過 70% 的行人死亡事故發生在夜間。
低光環境增加駕駛危險性的主要原因之一是人類視力的局限性。在黑暗條件下，駕駛員往往無法及時察覺風險，或者完全注意不到風險。而且，對向車燈會讓駕駛員眩目，使問題變得更加嚴重。此外，駕駛員打瞌睡或酒後駕駛等因素，也會進一步增加風險。面對這些因素和環境條件，ADAS 功能可以幫助減少事故發生，因而底層感測器的性能對確保安全至關重要。
Low light performance
安森美 (onsemi)深知汽車應用的複雜性，因此開發了 AR0220AT 。這款 170 萬像素 (MP) 感測器專為 ADAS 功能而設計。該感測器的強大性能源於先進的雙轉換增益 (DCG)，以及更大的 4.2 µm 像素設計。許多感測器製造商都採用了大小像素設計，使用小型光電二極管和大型光電二極管的組合，但這很容易產生飽和問題，並在低光條件下產生不必要的偽影。
通過 DCG 技術，我們可以使用更大的像素尺寸，感測器可以動態調整像素的轉換增益，從而根據場景的動態範圍調整回應。這項技術可實現對高動態範圍 (HDR) 環境的精確成像，並減少來自脈衝光源（如汽車前大燈和剎車燈）的閃爍效果。
在夜間場景中，影像雜訊和偽影可能會掩蓋道路上的危險，或被誤認為危險。在黑暗的狀況下，AR0220AT的高靈敏度和低雜訊影像能夠準確展示前方路況。
其他設計考慮因素
對於感測器提供的安全性和希望有效實施該技術的汽車製造商來說，還有其他重要的考慮因素。這款感測器使用嵌入式硬體機制來實時監測所有影像，將每一幀影像標記為「良好」或「潛在問題」。這樣，ADAS 控制器就能完全確保每幀影像的準確性，防止錯誤影像觸發不必要的車輛干預，並使系統能夠執行正確的操作。
對於安森美而言，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晶片級封裝 (CSP) 相比，iBGA 設計緊湊，同時熱穩定性更高。與 CSP 設計不同，iBGA 在許多汽車應用面臨的嚴苛高溫條件下不易變形。AR0220AT 還經優化設計，工作功耗降至 269 mW，這不僅降低了運行溫度，而且進一步減少了感測器雜訊，並提高了低光性能。
總結
汽車影像感測器的可靠性和影像品質至關重要，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。在設計滿足此類需求的攝影鏡頭系統時，需要考慮許多特性，但也許最重要的特性是感測器的動態範圍和低光性能。製造商可以依靠AR0220AT 的高性能和易整合性，為ADAS系統提供更高水準的安全性和自主性。
作者：安森美汽車感測技術與產品策略資深經理Sergey Velichko
