電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/梁浩斌）近年來,，隨著智能化、電動化正在成為汽車的核心競爭力,，汽車半導(dǎo)體的市場需求規(guī)模也在不斷加速增長。IDC預(yù)計全球汽車半導(dǎo)體市場規(guī)模在2026年將達到669.63億美元,，2022-2026年復(fù)合增長率為4.7%，高于整體半導(dǎo)體市場的3.2%,。因此，汽車成為了近年各大半導(dǎo)體廠商紛紛著重布局的業(yè)務(wù),。
而汽車智能化的浪潮中,，智能座艙是其中的核心之一,。作為全球領(lǐng)先的光學(xué)解決方案商,，艾邁斯歐司朗近期展示了其汽車與出行領(lǐng)域的最新技術(shù)，包括智能座艙傳感,、可見光應(yīng)用等等。
智能座艙傳感應(yīng)用,，如何選擇合適光源,？
隨著輔助駕駛系統(tǒng)的逐漸普及，為了對駕駛員的狀況進行監(jiān)測并及時作出安全性提醒,，比如駕駛員疲勞駕駛、雙手離開方向盤,、行駛中駕駛員視線偏離路面等情況，催生出對DMS駕駛員狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的需求,。
據(jù)艾邁斯歐司朗現(xiàn)場應(yīng)用工程師蘇陽介紹，對于汽車艙內(nèi)傳感的應(yīng)用,，艾邁斯歐司朗將其定義成三個部分,，包括DMS,、艙內(nèi)監(jiān)控（IMS）、手勢識別系統(tǒng),。而這三大應(yīng)用中，采用的光源基本都是紅外光,，艾邁斯歐司朗主要提供的正是這些系統(tǒng)中的紅外光源部分。
而對于DMS實際的應(yīng)用,，不同客戶會有包括安裝位置等的不同需求，艾邁斯歐司朗有不同的紅外光源產(chǎn)品可以推給客戶,。比如客戶需求是將DMS安裝在汽車座艙內(nèi)A柱上,，這對模組的體積有一定要求,，而根據(jù)這種需求，VCSEL可以使整個模塊體積大大減小,，較好的散熱性能會更適合用于A柱場景中。
艾邁斯歐司朗針對艙內(nèi)的DMS應(yīng)用,，提供了兩種VCSEL紅外光源產(chǎn)品,。Tara2000-AUT可以滿足模塊小型化的需求,，同時散熱性能耗,，且具有多FOI（照明范圍）、940nm和850nm兩種波長可選,。Tara2000-AUT-SAFE則在Tara2000-AUT的基礎(chǔ)上，增加了人眼安全保護功能,。
艾邁斯歐司朗還提供了三款LED紅外光源產(chǎn)品：Oslon Black，可定制透鏡角度,；Piccolo，可實現(xiàn)LED小型化,；SYNIOS,，可提供無透鏡裸片,，讓客戶在設(shè)計上更加自由。
當(dāng)然,，DMS和IMS的應(yīng)用其實類似，最大的不同在于DMS只需要關(guān)注駕駛員的狀況,，而IMS趨向于監(jiān)測全車乘客狀態(tài)，所以在光源部分可以通用,。
手勢識別也是目前很多新能源車型的智能座艙中的一種操作模式，通過識別用戶手勢來進行對車內(nèi)座艙各種功能的操作,。在手勢識別上,，艾邁斯歐司朗主推VCSEL激光產(chǎn)品,，VCSEL紅外光源與ToF傳感器可以搭建成手勢識別模塊。
那么VCSEL和LED該如何選擇,？蘇陽表示可以從四個方面來對比。
首先在窗口效率上,，紅外VCSEL會更高,，在覆蓋到傳感器視場角的區(qū)域內(nèi)，從中心往外擴散后用勻光片進行導(dǎo)光補償,，令其在窗口上的效率更高。而LED相對的棱鏡是用光錐的方式投射出去,，所以會出現(xiàn)中間亮，周圍一圈越來越暗的情況,。因此汽車艙內(nèi)的紅外LED，可能會用兩顆以上的方式進行光源的疊加,，并且會用一個外加的透鏡進行二次的光形整合,，那樣可以達到一個比較好的效果,。
光源的均勻性不同，會影響到圖像質(zhì)量,。VCSEL的均勻性較好，從圖表上看,，中心點較弱而兩側(cè)較強，可以彌補它在平面上面光強比較弱的情況,。而LED則是中間亮,，兩邊暗,，這是由于LED模組上的透鏡，導(dǎo)致其均勻性的差異,。
VCSEL的發(fā)光波長范圍較小，940nm VCSEL的波長可能在正負(fù)5到10納米的范圍區(qū)間,，這樣的窄波長產(chǎn)品在實際應(yīng)用中，大部分的光可以被CMOS傳感器接收到,，濾光片的濾光效果不會把這一部分的能量進行過濾,，這樣整體在模組中使用VCSEL的數(shù)量可以更少,，單顆的能量不會有一部分被濾光片吸收掉,，效率會更高。不過窄波長也會產(chǎn)生激光的相干性,，容易形成失效點,，因此在眼球追蹤的應(yīng)用中成功率會降低,。
紅外LED波長范圍較大，寬波長使其不會像VCSEL激光產(chǎn)生相干性,。因此在DMS做眼球追蹤功能的時候，可以更容易實現(xiàn)眼球的定位捕捉,。
另外，VCSEL支持快速開關(guān)驅(qū)動,，瞬時功率更大，在手勢識別等應(yīng)用上可能會用到60MHz以上的驅(qū)動頻率,，使它可以在幾納秒之內(nèi)可以將電流提高至2A甚至以上,。而紅外的LED驅(qū)動脈沖可能會有拖尾的情況,，驅(qū)動時間最低也需要10-20納秒左右，因此紅外LED在一些高頻驅(qū)動使用的條件下面,，可能無法達到客戶要求的大電流。
方向盤電容式離手檢測
方向盤離手檢測同樣是目前智能駕駛系統(tǒng)中的重要一環(huán),，目前市面有三種方案：第一種是基于扭矩傳感的檢測，這種方案的好處是,，可以復(fù)用原有方向盤上的扭矩傳感器,，成本最低,。但缺點也是顯而易見的，就是需要人手對方向盤施加力,，也無法識別手的姿態(tài),，并且很容易通過在方向盤上掛上重物來欺騙系統(tǒng),。
第二種方案是基于DMS紅外的攝像頭系統(tǒng)。通過視覺的方式來檢測,，雖然可以識別到手的姿態(tài)，但無法判斷手是否與方向盤有接觸,。
第三種是電容式傳感,，這種方案可以檢測手是否接觸到方向盤,，包括用一些物理的機制去檢測你的手是左手還是右手，或者有幾根手指握在方向盤上,，包括握的力道，都能通過電容值變化的方式進行感知,，精度較高。除此之外,，由于具備加熱功能的方向盤上的加熱絲本身有導(dǎo)電的感知層,，所以電容式傳感方案可以復(fù)用這里的感知層,，利用開關(guān)管進行分時復(fù)用，就可以實現(xiàn)加熱的同時起到感知作用,。
針對電容式離手檢測應(yīng)用，艾邁斯歐司朗推出了AS8579芯片,，具有10路通道，客戶可以進行分區(qū)使用,，甚至可以作為其他電容功能按鍵使用,。同時這款芯片支持電阻和電容雙測量方式,，14bit的阻抗測量分辨率，測量范圍在2-2000pF，功能的安全達到ASIL B的等級,。
AS8579在封裝方面，采用了小型化的SSOP24的封裝,，可以使系統(tǒng)更加緊湊，降低附加成本,。同時,，考慮到上述應(yīng)用在國內(nèi)相對較新，客戶上手可能會遇到困難,，因此艾邁斯歐司朗對AS8579的相關(guān)支持也較為豐富,，包括規(guī)格書和評估板,、PCB的設(shè)計指南、還有軟件基礎(chǔ)代碼的支持等等,。
小結(jié)
在汽車智能化的浪潮下，在汽車座艙內(nèi),，人機交付需要持續(xù)地創(chuàng)新,，而這種情況下,，在智能座艙內(nèi)應(yīng)用傳感技術(shù)感知用戶狀態(tài)的需求顯得尤為重要。目前,，除了DMS等用到的紅外光源以及電容式離手檢測芯片外，艾邁斯歐司朗還將其領(lǐng)先的光學(xué)技術(shù),，比如光源、照明等產(chǎn)品帶到車載屏幕背光,、車內(nèi)氛圍燈等應(yīng)用上,，賦能智能座艙,。隨著傳感、光源等技術(shù)的進一步升級，未來可以期待智能座艙能夠為用戶帶來高質(zhì)量的體驗,。
審核編輯：彭靜
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