智能座舱传感应用如何选择合适光源

智能座舱传感应用如何选择合适光源

网报道（文/梁浩斌）近年来，随着智能化、电动化正在成为汽车的核心竞争力，汽车半导体的市场需求规模也在不断加速增长。IDC预计全球汽车半导体市场规模在2026年将达到669.63亿美元，2022-2026年复合增长率为4.7%，高于整体半导体市场的3.2%。因此，汽车成为了近年各大半导体厂商纷纷着重布局的业务。

智能座舱传感应用，如何选择合适光源？

随着辅助驾驶系统的逐渐普及，为了对驾驶员的状况进行监测并及时作出安全性提醒，比如驾驶员疲劳驾驶、双手离开方向盘、行驶中驾驶员视线偏离路面等情况，催生出对DMS驾驶员状态监测系统的需求。

而对于DMS实际的应用，不同客户会有包括安装位置等的不同需求，艾迈斯欧司朗有不同的红外光源产品可以推给客户。比如客户需求是将DMS安装在汽车座舱内A柱上，这对模组的体积有一定要求，而根据这种需求，VCSEL可以使整个模块体积大大减小，较好的散热性能会更适合用于A柱场景中。

当然，DMS和IMS的应用其实类似，最大的不同在于DMS只需要关注驾驶员的状况，而IMS趋向于监测全车乘客状态，所以在光源部分可以通用。

那么VCSEL和LED该如何选择？苏阳表示可以从四个方面来对比。

首先在窗口效率上，红外VCSEL会更高，在覆盖到传感器视场角的区域内，从中心往外扩散后用匀光片进行导光补偿，令其在窗口上的效率更高。而LED相对的棱镜是用光锥的方式投射出去，所以会出现中间亮，周围一圈越来越暗的情况。因此汽车舱内的红外LED，可能会用两颗以上的方式进行光源的叠加，并且会用一个外加的透镜进行二次的光形整合，那样可以达到一个比较好的效果。

光源的均匀性不同，会影响到图像质量。VCSEL的均匀性较好，从图表上看，中心点较弱而两侧较强，可以弥补它在平面上面光强比较弱的情况。而LED则是中间亮，两边暗，这是由于LED模组上的透镜，导致其均匀性的差异。

VCSEL的发光波长范围较小，940nm VCSEL的波长可能在正负5到10纳米的范围区间，这样的窄波长产品在实际应用中，大部分的光可以被CMOS传感器接收到，滤光片的滤光效果不会把这一部分的能量进行过滤，这样整体在模组中使用VCSEL的数量可以更少，单颗的能量不会有一部分被滤光片吸收掉，效率会更高。不过窄波长也会产生激光的相干性，容易形成失效点，因此在眼球追踪的应用中成功率会降低。

红外LED波长范围较大，宽波长使其不会像VCSEL激光产生相干性。因此在DMS做眼球追踪功能的时候，可以更容易实现眼球的定位捕捉。

第二种方案是基于DMS红外的摄像头系统。通过视觉的方式来检测，虽然可以识别到手的姿态，但无法判断手是否与方向盘有接触。

第三种是电容式传感，这种方案可以检测手是否接触到方向盘，包括用一些物理的机制去检测你的手是左手还是右手，或者有几根手指握在方向盘上，包括握的力道，都能通过电容值变化的方式进行感知，精度较高。除此之外，由于具备加热功能的方向盘上的加热丝本身有导电的感知层，所以电容式传感方案可以复用这里的感知层，利用开关管进行分时复用，就可以实现加热的同时起到感知作用。

针对电容式离手检测应用，艾迈斯欧司朗推出了AS8579芯片，具有10路通道，客户可以进行分区使用，甚至可以作为其他电容功能按键使用。同时这款芯片支持电阻和电容双测量方式，14bit的阻抗测量分辨率，测量范围在2-2000pF，功能的安全达到ASIL B的等级。

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