▲索尼IMX459實(shí)際測(cè)試
然而，采用D-ToF方式測(cè)距帶來了一個(gè)問題，那就是感知距離短。例如，近兩年在iPhone和iPad上采用的激光雷達(dá)，就采用D-ToF方式測(cè)距，其感知距離大概僅有5米。對(duì)一款移動(dòng)設(shè)備來說，5米的感知距離絕對(duì)夠用，但對(duì)自動(dòng)駕駛來說5米不可用。
SPAD技術(shù)再一次體現(xiàn)了它的優(yōu)勢(shì)，在同樣的激光發(fā)射功率下，SPAD傳感器僅需微弱的光，也能完成成像，并且其效率不輸傳統(tǒng)傳感器硬件。
▲索尼IMX459在不同條件下的性能表現(xiàn)
索尼還公布了其產(chǎn)品在不同溫度環(huán)境下的性能，其中光子探測(cè)效率在-40攝氏度時(shí)為14%，隨著溫度增加探測(cè)效率不斷上升，超過50攝氏度后能達(dá)到20%以上，當(dāng)溫度達(dá)到125攝氏度時(shí)，探測(cè)效率有所下降。
響應(yīng)時(shí)間上的表現(xiàn)更出色，當(dāng)在-25攝氏度時(shí)，響應(yīng)時(shí)間為7納秒，為最慢響應(yīng)時(shí)間，其他溫度條件下的響應(yīng)時(shí)間還要更快。
3.上千線激光雷達(dá)不是夢(mèng) 行業(yè)已有先行者
對(duì)于激光雷達(dá)行業(yè)來說，SPAD技術(shù)可以說是革命性的。主要體現(xiàn)在兩點(diǎn)，第一是激光雷達(dá)等效線數(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)大幅度提升，第二是點(diǎn)云處理的步驟可以逐漸淡化。
目前，業(yè)內(nèi)主流傳感器方案是APD（雪崩光電二極管），隨著技術(shù)發(fā)展，SiPM（硅光電倍增管）和SPAD正在進(jìn)入激光雷達(dá)領(lǐng)域。
▲不同激光雷達(dá)技術(shù)路線（來自O(shè)ichi Kumagai演講）
在相機(jī)行業(yè)中，佳能已經(jīng)能做到100萬像素的SPAD傳感器，并且利用SPAD響應(yīng)更快的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的距離測(cè)量。未來，激光雷達(dá)接收傳感器能夠像相機(jī)一樣，實(shí)現(xiàn)“像素”數(shù)量不斷增加。一旦像素?cái)?shù)量倍增，激光發(fā)射端可以做更高的線數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的深度信息感知。
▲佳能100萬像素SPAD相機(jī)傳感器
這樣的提升將是APD、SiPM等技術(shù)路線難以匹敵的。
激光雷達(dá)還有一大難點(diǎn)就是點(diǎn)云處理，傳統(tǒng)點(diǎn)云處理需要一顆芯片實(shí)時(shí)處理計(jì)算。隨著線數(shù)、頻率、角分辨率的提升，計(jì)算設(shè)備所需算力越來越大，此時(shí)還想保證低延遲輸出，并且和視覺傳感器融合就會(huì)愈加困難。
然而，SPAD傳感器能夠直接輸出光子計(jì)數(shù)，并且輸出飛行時(shí)間，能夠輕松輸出深度圖像。
正因?yàn)檫@兩點(diǎn)原因，索尼等SPAD傳感器供應(yīng)商如果能實(shí)現(xiàn)高像素SPAD傳感器量產(chǎn)，就能夠改變整個(gè)行業(yè)。
實(shí)際上，索尼并非業(yè)內(nèi)首家使用SPAD技術(shù)的傳感器廠商。已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，明年即將上車的ibeoNEXT激光雷達(dá)，其傳感器就采用了SPAD技術(shù)。
▲ibeonEXT
與ibeo公司合作并推動(dòng)激光雷達(dá)量產(chǎn)上車的亮道智能，對(duì)這顆傳感器有深刻理解。亮道智能一位資深工程師認(rèn)為，SPAD技術(shù)是純固態(tài)激光雷達(dá)技術(shù)路線上非常重要的技術(shù)架構(gòu)之一。
與此同時(shí)，行業(yè)內(nèi)還有多種測(cè)距技術(shù)路線，但這些技術(shù)短期內(nèi)還無法達(dá)到量產(chǎn)節(jié)點(diǎn)。
據(jù)了解，ibeoNEXT除了能夠輸出X、Y、Z的三維坐標(biāo)信息，還能夠利用能量信息顯示環(huán)境圖像。這個(gè)能量信息圖與人們常見的黑白照片/視頻類似，可以和激光雷達(dá)的點(diǎn)云信息配合同步輸出。最后，配合車上的攝像頭等其他傳感器，就能夠形成信息冗余。
不過，ibeoNEXT的像素點(diǎn)僅有10240個(gè)，相比索尼IMX459的11萬相差很遠(yuǎn)。即便索尼用3*3進(jìn)行感知，其分辨率仍然更高。根據(jù)前文的分析，像素?cái)?shù)量越多，所成的像越清晰，也就是索尼IMX459能實(shí)現(xiàn)更清晰的成像，這才是激光雷達(dá)更重要的意義。
實(shí)際上，除了索尼基于SPAD做激光雷達(dá)傳感器之外，相機(jī)廠商佳能也正在布局SPAD傳感器，并且做出了100萬像素的CMOS產(chǎn)品。
4.結(jié)語：索尼加速智能汽車布局
