本文作者：安森美(onsemi)高級(jí)經(jīng)理Sergey Velichko

一切始于18年前我開(kāi)始研究用于后視攝像頭（RVC）的一種首款汽車CMOS圖像傳感器。在當(dāng)時(shí)，配備RVC以幫助駕駛員看到汽車后方是一項(xiàng)偉大創(chuàng)新。二十年后的今天，RVC已成為現(xiàn)代車輛的標(biāo)配，且更多的攝像頭為高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）奠定了基礎(chǔ)。隨著Aptina從當(dāng)時(shí)的美光科技圖像傳感器部門(mén)分拆出來(lái)，再到后來(lái)被安森美收購(gòu)，我的職業(yè)生涯隨之變化，ADAS系統(tǒng)也經(jīng)歷了一系列重大變革。

在我的職業(yè)生涯中，圖像傳感技術(shù)的發(fā)展發(fā)生了翻天覆地的變化，我親眼見(jiàn)證了車載圖像傳感器取得的顯著進(jìn)步。

分辨率

圖像分辨率是衡量圖像質(zhì)量的重要參數(shù)之一。尤其對(duì)于車載成像而言，更高的分辨率意味著圖像擁有更銳利的邊緣和更細(xì)膩的細(xì)節(jié)。

試想一下，當(dāng)視頻圖形陣列（VGA）傳感器剛剛問(wèn)世時(shí)，它們只能生成30萬(wàn)像素（0.3MP，640Hx480V）的圖像。而我們的AR0820AT則是市場(chǎng)上首款車規(guī)級(jí)830萬(wàn)像素（8.3MP，3840Hx2160V）圖像傳感器。這種高分辨率使得單個(gè)攝像頭可以支持多種應(yīng)用（如視覺(jué)和感知），并且能夠更好地進(jìn)行物體探測(cè)。隨著越來(lái)越多的汽車應(yīng)用需要更大量的成像數(shù)據(jù)來(lái)輔助做出關(guān)乎安全的關(guān)鍵決策，我們可以預(yù)見(jiàn)市場(chǎng)在未來(lái)對(duì)更高分辨率的需求將會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)。

圖1.安森美汽車圖像傳感器發(fā)展趨勢(shì)

像素尺寸

像素尺寸是選擇傳感器時(shí)要考慮的另一個(gè)因素，需要與速度、靈敏度、圖像質(zhì)量達(dá)到完美平衡。更大的像素具有更大的面積來(lái)收集可用光線，但這并不意味著總能得到更好的圖像質(zhì)量。一個(gè)擁有較小像素的傳感器在覆蓋相同光學(xué)面積的情況下，其性能可能超過(guò)擁有較大像素的傳感器。

我們的Hyperlux系列就是一個(gè)例子，它展示了在典型汽車環(huán)境下，2.1μm像素傳感器如何優(yōu)于3μm像素傳感器：在低光環(huán)境、總信噪比（SNRs）以及HDR等方面表現(xiàn)出色。隨著我們研發(fā)更先進(jìn)的圖像傳感器，像素尺寸已從較大的6μm縮小到我們當(dāng)前的2.1μm超級(jí)曝光像素，同時(shí)提升了整體性能。

曝光HDR技術(shù)

我們是首家發(fā)明大小像素技術(shù)以生成HDR圖像的公司。通過(guò)采用大小像素的方法，專用于單個(gè)像素的傳感器區(qū)域被分為兩部分：一個(gè)較大的光電二極管覆蓋大部分區(qū)域，另一個(gè)較小的光電二極管則利用剩余部分。然而，由于大小像素技術(shù)會(huì)導(dǎo)致圖像質(zhì)量下降、暗噪聲增加以及性能降低，尤其是在較高溫度下表現(xiàn)更為明顯，因此我們不再采用這一技術(shù)。

圖2. 曝光技術(shù)的對(duì)比

針對(duì)這些缺點(diǎn)，我們的解決方案是超級(jí)曝光技術(shù)，也被稱為溢出多重曝光技術(shù)。該技術(shù)在像素內(nèi)增加了一個(gè)區(qū)域，用于容納大信號(hào)或電荷溢出的部分。這種方法就像用一個(gè)水桶來(lái)接雨水，如果雨水溢出了水桶，我們有一個(gè)更大的盆來(lái)裝多余的水。“桶”內(nèi)的信號(hào)可以非常精準(zhǔn)地讀取，因此我們能夠?qū)崿F(xiàn)出色的低光表現(xiàn)；而溢出的盆中則容納了所有超出的部分，從而擴(kuò)展了動(dòng)態(tài)范圍，并具備捕捉明亮物體和場(chǎng)景真實(shí)色彩的能力。整個(gè)像素區(qū)域可應(yīng)用于低光條件，而在亮光條件下不會(huì)飽和。

因此，超級(jí)曝光技術(shù)為汽車應(yīng)用中的HDR場(chǎng)景提供了更好的圖像質(zhì)量，包括捕捉閃爍的LED燈光和標(biāo)志的所有色彩和細(xì)節(jié)。

動(dòng)態(tài)范圍

動(dòng)態(tài)范圍是指場(chǎng)景中最亮部分和最暗部分之間的比值。我們的圖像傳感器率先實(shí)現(xiàn)了120dB以及隨后140dB高動(dòng)態(tài)范圍（HDR）。我們的Hayabusa系列產(chǎn)品是業(yè)內(nèi)首款面市的實(shí)現(xiàn)120dB HDR并搭載LED頻閃抑制（LFM）功能的傳感器。最近，我們推出了Hyperlux圖像傳感器系列，具備行業(yè)領(lǐng)先的150dB HDR LFM性能以及增強(qiáng)的圖像質(zhì)量。

830萬(wàn)像素AR0823AT和300萬(wàn)像素AR0341AT是首批采用Hyperlux技術(shù)的產(chǎn)品。憑借卓越的HDR性能，Hyperlux能夠提供色彩鮮艷、銳利且充滿細(xì)節(jié)的圖像，由于其極其穩(wěn)定且不受溫度或光照條件變化影響的特性，這為更高安全性的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。如圖3所示，Hyperlux傳感器在最苛刻環(huán)境和極端條件下表現(xiàn)出色。