尽管汽车技术不断进步，包括碰撞结构、安全气囊、刹车和轮胎，但我们仍然面临着各种道路风险。而且，这些风险是不断变化的。低光照度等驾驶条件会显著增加道路风险，不仅会给驾驶员带来挑战，还会给车辆先进的驾驶辅助系统带来挑战 (ADAS) 中间的传感器带来测试。在严格的夜间和低光环境下，需要高性能的汽车传感器来确保驾驶安全。

很明显，在低光条件下，道路的风险更大。美国公路安全保险协会 (IIHS) 发现，在 2021 年，美国 54% 道路死亡事故发生在晚上 18:00 至次日清晨 6:00 在低光条件下，尽管在此期间道路上车辆较少。同样，美国国家公路交通安全管理局 (NHTSA) 指出，超过 70% 夜间发生行人死亡事故。

低光环境增加驾驶风险的主要原因之一是人类视力的局限性。在黑暗条件下，司机往往无法及时发现或完全注意到风险。而且对面的车灯会让司机眼花缭乱，让问题更严重。此外，司机打瞌睡或酒后驾驶也会进一步增加风险。面对这些因素和环境条件，ADAS 功能有助于减少事故的发生，因此底层传感器的性能对确保安全至关重要。

低光性能

安森美 (onsemi)深知汽车应用的复杂性，因此开发了汽车应用 AR0220AT 。这款 170 万像素 (MP) 传感器专为 ADAS 功能设计。传感器的强大性能源于先进的双转换增益 (DCG)，以及更大的 4.2 µm 像素设计。许多传感器制造商使用小型光电二极管和大型光电二极管的组合，但这很容易产生饱和问题，并在低光条件下产生不必要的伪影。

通过 DCG 在技术上，我们可以使用更大的像素尺寸，传感器可以动态调整像素的转换增益，从而根据场景的动态范围调整响应。该技术可以实现高动态范围 (HDR) 精确的环境成像，减少脉冲光源(如汽车前照灯和刹车灯)的闪烁效果。

在夜间场景中，图像噪音和伪影可能会掩盖道路上的危险，或被误认为是危险的。在黑暗条件下，AR0220AT 高灵敏度和低噪声图像可以准确显示前方路况(图 1）。

图 1：竞争对手的传感器(左侧)和安森美 ART0220AT(右侧)的对比。请注意左图中低光性能的下降和伪影的出现 

典型的极具挑战性的场景，如日出或日落时，环境光线较弱，而太阳光较强。

图 2：与安森美(右)相比，竞争产品(左)的信噪比性能更好。

考虑其他设计因素

对于传感器提供的安全性和希望有效实施该技术的汽车制造商，还有其他重要的考虑因素。该传感器采用嵌入式硬件机制实时监控所有图像，并将每帧图像标记为“好”或“潜在问题”。这样，ADAS 控制器可以完全保证每帧图像的准确性，防止错误图像触发不必要的车辆干预，使系统能够正确操作。

对安森美来说，集成球栅阵列 (iBGA) 封装是合理的选择。由于芯片级封装用于许多竞争方案 (CSP) 相比，iBGA 设计紧凑，热稳定性更高。与 CSP 设计不同，iBGA 在许多汽车应用程序面临的严格高温条件下，不易变形。AR0220AT 优化设计后，工作功耗降至 269 mW，这不仅降低了运行温度，而且进一步降低了传感器噪声，提高了低光性能。

图 3：竞争产品(左侧)与安森美产品(右侧)角度性能造成的颜色损失对比

总结

汽车图像传感器的可靠性和质量非常重要，需要在各种条件下保持高性能，以确保任何道路条件下的安全。在设计满足此类需求的摄像头系统时，需要考虑许多特性，但也许最重要的特性是传感器的动态范围和低光性能。制造商可以依靠它 AR0220AT 高性能、易集成性，为 ADAS 系统提供更高水平的安全性和自主性。