Sony stellt Stacked-SPAD-Tiefensensor für LiDAR-Anwendungen in Fahrzeugen vor

Sony hat den laut eigenen Aussagen „branchenweit ersten Stacked-SPAD-Tiefensensor für LiDAR-Anwendungen in Fahrzeugen“ vorgestellt. Wozu soll der Sensor IMX459 gut sein? Nun, er werde laut den Japanern das Erkennungsvermögen von LiDAR-Anwendungen im Automobilbereich verbessern. Der IMX459 nutzt das DToF (Direct Time of Flight)-Verfahren.

Bei dem Sensor seien die 10 um großen, quadratischen SPAD-Pixel (Single-Photon Avalanche Diode) und die Verarbeitungsschaltung zur Abstandsmessung auf einem einzigen Chip untergebracht. Dadurch erreiche man einen kompakten Formfaktor von 1/2,9″. Der Sensor soll eben die Leistungsfähigkeit von LiDAR-Systemen verbessern, welche die Umgebungsdaten erfassen und verarbeiten. Das ist essenziell, um Fahrerassistenzsysteme (ADAS) und autonomes Fahren (AD) großflächig einzuführen. Erste Muster sollen ab März 2022 an Sonys Partner gehen. Der Preis pro Einheit wird mit Steuern bei ca. 115 Euro liegen.

LiDAR ist auch geeignet, um den Straßenzustand präzise zu erkennen, ebenso wie die Position und Form von Objekten, beispielsweise von Autos und Fußgängern. Nötig seien laut Sony aber immer noch weitere Verbesserungen bei der Abstandsmessungsleistung und z. B. das Erreichen einer kompakteren Bauweise. Bei der Abstandsmessung nach dem LiDAR-Prinzip gibt es wiederum verschiedene Verfahren. Der IMX459 nutzt SPAD-Pixel als eine Art Detektor in einem DToF-Sensor, der die Entfernung zu einem Objekt misst, indem er den Laufzeitunterschied (die Zeitdifferenz) zwischen dem Aussenden eines Lichtimpulses von einer Quelle und der ankommenden Reflexion ermittelt.

Vorteil des neuen Sensors ist, dass er die SPAD-Pixel und die Verarbeitungsschaltung zur Abstandsmessung auf einem einzigen Chip vereint. So kommt man auf ein kompaktes Format bei gleichzeitig hoher Auflösung. Man stapelt quasi den Pixelchip und den Logikchip. Das Produkt entspreche laut Sony den funktionalen Sicherheitsstandards für Automobilanwendungen. Der gestapelte Aufbau erlaube eine Abstandsmessung mit einer Entfernungsauflösung von 15 Zentimetern sowohl im Nah- als auch im Fernbereich.

Der Sensor erfülle die Anforderungen der Zuverlässigkeitstests für elektronische Bauelemente in Fahrzeugen nach AEC-Q100 Grade 2 und soll entsprechend zertifiziert werden. Zudem hat Sony einen Entwicklungsprozess eingeführt, der mit den Automobil-Standards für funktionale Sicherheit ISO 26262 konform sei und den Sicherheitsanforderungen nach ASIL-B(D) für Funktionen wie Fehlererkennung, Benachrichtigung und Kontrolle genüge. All dies wird zu einer erhöhten Zuverlässigkeit von LiDAR-Systemen beitragen.

Sony habe laut eigenen Aussagen außerdem ein LiDAR-Referenzdesign mit mechanischer Abtastung entwickelt, das mit dem neuen Sensor ausgestattet sei und Partnern angeboten werde. Mithilfe des Designs könnten die Kunden im LiDAR-Entwicklungsprozess die Kosten senken.

Technische Daten

• Modellbezeichnung: IMX459
• Effektive Pixel: 597 x 168 Pixel (H x V), ca. 100.000 Pixel
• Bildgröße: Diagonale 6,25 mm (1/2,9″)
• Empfohlene Wellenlänge der Lichtquelle: 905 nm
  SPAD-Elementarzellengröße: 10,08 um x 10,08 um (H x V)
• Elementgröße (ToF-Pixeleinheit): 3 x 3 (H x V)
• Effizienz der Photonen-Detektion: 24 %
• Reaktionsgeschwindigkeit: Ca. 6 ns
• SPAD-Durchbruchsspannung: -20,5 V
• SPAD-Überspannung: 3,3 V
• Analog: 3,3 V
• Digital: 1,1 V
• Schnittstelle: 1,8 V
• Schnittstelle: MIPI CSI-2 serieller Ausgang (4 Lane / 2 Lane)
• Gehäuse: 152-Pin Kunststoff-BGA
• Gehäusegröße: 15,65 mm x 15,35 mm (H x V)
• Max. Erfassungsreichweite: 300 m
• Abstandsgenauigkeit auf 300 m: 3 x 3 Pixel (H x V) additiver Modus: 30 cm
• 6 x 6 Pixel (H x V) additiver Modus: 15 cm

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