最大300mの距離を15cm間隔で測距、SPAD画素を用いた車載LiDAR向け測距センサーを開発 ソニー

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ソニーは2021年2月18日、業界初というSPAD(Single Photon Avalanche Diode)画素を用いた車載LiDAR(ライダー)に向け、積層型直接Time of Flight(dToF)方式の測距センサーを開発したと発表した。最大300mの距離を15cm間隔で、高精度かつ高速に測距できる。

今回開発した積層型直接Time of Flight方式の測距センサーは、同社がCMOSイメージセンサー開発で培ってきた裏面照射型、積層型、Cu-Cu(カッパー・カッパー)接続などの技術を活用し、SPAD画素と測距処理回路を1チップ化。小型で高解像度のセンサーとなっている。

裏面照射型のSPAD画素構造を用いた画素チップと、測距処理回路などを搭載したロジックチップをCu-Cu接続によって一画素ごとに導通している。これにより、下部に光を取り込む画素以外の回路部を配置し、開口率を高めたことで光子検出効率が22%と高くなっている。

また、チップサイズは、小型ながら10μm画素サイズで有効画素数約11万(189画素×600画素)と高解像度化。最大300mの距離を15cm間隔で高精度に測距でき、LiDARの検知、認識性能を向上するという。

ポイントクラウド(従来のLiDAR)

ポイントクラウド(開発品搭載のLiDAR)

検出した光子の飛行時間をデジタル値に変換するTime to Digital Converter(TDC)と、パッシブ型クエンチング/リチャージ回路は独自に開発。画素ごとにCu-Cu接続し、一光子あたりの応答速度を通常時6ナノ秒に高めている。周囲の状況を高速な測距処理によりリアルタイムで検知、認識し、より安全な走行に貢献する。

-40℃から125℃の厳しい条件下でも、独自のSPAD画素構造によって安定的な光子検出効率、応答速度を持ち、LiDARの信頼性を向上するという。

光子検出効率と動作温度

応答速度と動作温度

同社は評価用として、開発品を搭載したMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)方式のLiDARも開発し、提供を開始している。

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