本文來源：智車科技

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日本索尼公司去年通過原型車「VISION－S」高調進入了自動駕駛領域。

VISION－S已經完成了開發，并從今年初開始在奧地利上路測試。

而近日，索尼又公開了一款面向車載LiDAR的基于堆疊式dToF（直接飛行時間法）的測距傳感器，并使用SPAD像素作為探測單元。

索尼開發的這款激光雷達的主要特點是，能夠高精度、高速以15cm的間隔測量長達300米的距離，并且即使在－40℃到125℃的劇烈溫度變化和惡劣的天氣條件下也可以保持高可靠性。

主要規格參數

SPAD dToF的原理

深度傳感器的測量機制一般有三種：結構光（例如iPhone的FaceID）、相機陣列（攝像頭）和ToF（激光雷達用）。結構光和相機陣列是基于幾何原理做間接深度估計，而ToF（time－of－flight，飛行時間）則是測量發射光和反射光之間的飛行時間并根據光速來直接估計目標距離。

ToF可以分成間接飛行時間（iToF）和直接飛行時間（dToF）兩大類。dToF和iToF的原理區別主要在于發射和反射光的區別。

dToF即直接發射一個光脈沖，并測量反射光脈沖和發射光脈沖之間的時間間隔，從而得到光的飛行時間并計算距離。

iToF發射的并非一個光脈沖，而是明暗強度呈規律變換的正弦波調制。通過檢測接收到的反射調制光和發射的調制光之間的相位差，測量出飛行時間，從而估計出距離。

順便提一下，蘋果最新的ipad pro和iPhone12 pro的激光雷達也是采用了dToF技術。

dToF的優勢：

· dToF可以同時實現較遠的測距距離和較高的測距精度。

· dToF對于環境光干擾較不敏感，可以在不同光照強度的場景下使用。

SPAD（Single Photon Avalanche Diode，單光子雪崩二極管）是dToF傳感器常見的探測單元。SPAD是一種可以檢測弱光的像素結構，即利用雪崩倍增效應放大來自單個入射光子產生的電子，從而可以探測微弱的光。

將SPAD作為激光雷達dToF傳感器中的探測單元，可以實現遠距離、高精度的深度測量。

SPAD像素的原理

所謂堆疊式，是通過Cu－Cu連接SPAD像素芯片和邏輯芯片，來實現導電。該方法可以提高設計靈活性、生產率，同時實現小型化和高性能。

堆疊式結構

越來越多的公司專注于LiDAR

日本的索尼、佳能等半導體相關公司憑借長期以來在CMOS圖像傳感器領域的積累，擁有相對領先的技術，從而進入自動駕駛車載傳感器領域。

例如，先鋒公司（Pioneer）于2019年4月與佳能合作開發3D－LiDAR傳感器，并已發布了一種小型、高性能的量產模型3D－LiDAR。2021年1月，在CES 2020上，先鋒又推出了能夠測量500米長距離的下一代3D－LiDAR原型。而東芝公司將研發重點放在LiDAR相關技術上，2019年4月公開了一種測量算法技術，該技術提高了LiDAR的距離測量分辨率。2020年7月，東芝又研發了一系列用于固態LiDAR的光接收技術，可支持L4或以上的自動駕駛。

實現自動駕駛的方法大致有兩種方案，一種是使用激光雷達，另一種是不使用激光雷達。目前前者占多數，并且越來越多的公司專注于LiDAR的開發。

根據某市場預測報告，從2017年到2030年，包括LiDAR在內的激光傳感器市場規模預計會擴大200倍。

另外，最近蘋果與多家LiDAR供應商聯系以開發自動駕駛EV，也成為熱門討論話題。俯瞰整個自動駕駛行業，可以說激光雷達公司的發展勢不可擋。