Newsight Imaging首款專為近距離LiDAR應(yīng)用而設(shè)計(jì)的CMOS圖像傳感器NSI3000及電路板，現(xiàn)已量產(chǎn)供貨

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，LiDAR（激光雷達(dá)）和光譜分析應(yīng)用的先進(jìn)CMOS圖像傳感器開發(fā)商——以色列Newsight Imaging，本月中旬在底特律AutoSens展會上介紹了為什么該公司的CMOS圖像傳感器解決方案能成為自動駕駛汽車LiDAR傳感器的理想選擇。該公司近期剛剛宣布通過TowerJazz位于以色列的代工廠，采用TowerJazz先進(jìn)的180nm技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了其CMOS圖像傳感器的大規(guī)模量產(chǎn)。

當(dāng)前，汽車LiDAR系統(tǒng)所面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)主要包括：遠(yuǎn)距離、小尺寸及透明物體的探測；遠(yuǎn)距離探測的分辨率；近距離及遠(yuǎn)距離的高精度探測；避免陽光或其它光源的致盲；以及精確的時序控制。當(dāng)然，市場還希望LiDAR系統(tǒng)能夠兼具低功耗、無運(yùn)動部件且低成本。

因此，機(jī)械旋轉(zhuǎn)式LiDAR和含有運(yùn)動部件的MEMS技術(shù)方案，都在努力滿足嚴(yán)苛的車規(guī)要求，尤其是面對未來先進(jìn)的自動駕駛。目前LiDAR系統(tǒng)中采用的傳感器（如SPAD單光子雪崩二極管）能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離探測。但是，它們的分辨率有限，并且很難滿足汽車應(yīng)用在200米距離，以至少20像素的分辨率識別行人的要求。

Newsight Imaging的增強(qiáng)型飛行時間（eToF，enhanced Time-oF-Flight）技術(shù)正是為解決上述所有問題而設(shè)計(jì)的完整的CMOS解決方案。eToF是一種不含任何運(yùn)動部件的3D固態(tài)器件。它內(nèi)建多合一CMOS芯片，將探測、邏輯芯片、處理和數(shù)字輸出全部集成在一顆高靈敏度、小尺寸、低成本的單芯片上。

其eToF技術(shù)增強(qiáng)了脈沖間接飛行時間距離傳感方案。在脈沖間接飛行時間測量中，物體的距離，是通過距離選通法進(jìn)行感知和探測的。其返回信號脈沖的距離信息被為兩部分。

如上圖所示，返回信號被與發(fā)射信號對準(zhǔn)的第一窗口（1st Window）捕獲，獲得一部分返回信號的積分，標(biāo)記為“A”；緊接著，返回信號再次被與發(fā)射信號末端對準(zhǔn)的第二窗口（2nd Window）捕獲，獲得另一部分返回信號的積分，標(biāo)記為“B”。然后通過計(jì)算A和B值的比值來算得距離信息，計(jì)算公式為d=0.5*c*t*[B/(A+B)]，其中c為光速，t為發(fā)射信號的寬度。

非常重要的是，A和B值測量了反射光的強(qiáng)度，因此每次反射光的捕捉形成了完整的成像。

eToF增強(qiáng)脈沖間接飛行時間測量法，主要依賴以下幾點(diǎn)：

- 增強(qiáng)的動態(tài)范圍；

- 近距離和遠(yuǎn)距離的高精度探測；

- 避免外部光源致盲；

- 以及數(shù)字脈沖時序控制。

增強(qiáng)的動態(tài)范圍，旨在滿足遠(yuǎn)距離探測微弱信號且不會由于近距離高反射物體而引起飽和的挑戰(zhàn)，同時還能捕獲必要的信息以獲得足夠的分辨率。在Newsight Imaging的方案中，信號的處理在模擬域中完成。這意味著數(shù)據(jù)經(jīng)過壓縮和量化，而不會丟失任何累積信息，并且使用了標(biāo)準(zhǔn)的處理工具。其結(jié)果是顯著放大的微弱信號，以及由此得到的高信噪比，從而獲得遠(yuǎn)距離探測所需要的高分辨率。

通過各種脈沖寬度和支持算法間的切換，獲得近距離和遠(yuǎn)距離的高精度探測，能夠以合適的性能和良好的分辨率，覆蓋近距離和遠(yuǎn)距離探測的運(yùn)行模式。

應(yīng)用獨(dú)特的光學(xué)解決方案來減輕環(huán)境光和其他車輛燈光引起的致盲。并且，致盲的緩解，是在原激光器衰減最小的前提下實(shí)現(xiàn)的，這對LiDAR系統(tǒng)獲得足夠的性能至關(guān)重要。

數(shù)字時序控制，對于脈沖的精準(zhǔn)發(fā)射和接收至關(guān)重要。Newsight Imaging開發(fā)了一款超緊湊、超快速的電流源脈沖激光驅(qū)動器。其對稱的輸出脈沖在幅度和持續(xù)時間上可以完全控制。憑借這項(xiàng)技術(shù)，其上升時間和下降時間僅受激光器開啟延時的限制。