安森美：Hyperlux系列CIS如何成就汽车“慧眼”？

导读：汽车实现高度智能化过程中，图像传感器作为“汽车之眼”，随着汽车逐步向高阶自动驾驶等级迈进，对于其规格和性能的诉求也同步升级，已成为行车安全不可或缺的重要功能组件。

作为全球汽车图像传感器的市场领袖，低光性能和动态范围的设计挑战驱使着安森美(onsemi)持续提供更好的解决方案，最新推出的Hyperlux™汽车图像传感器系列拥有2.1 µm像素尺寸、领先业界的150 dB超高动态范围（HDR）和减少LED闪烁（LFM）功能，在汽车应用温度范围内提供高性能、高速和先进功能，推进着下一代先进驾驶辅助系统（ADAS）的发展。
兼具高性能低功耗与小尺寸铸就Hyperlux超越和不凡品质

在拉丁语中，lux的含义是光，Hyper代表着一切的超越与不凡，安森美将汽车图像传感器领域的旗舰产品取名为Hyperlux，意味着面对汽车行业图像传感器设计的各种挑战，安森美致力于在千变万化的光照条件和极端情况下，依然实现“所见即所得”，让汽车之眼看到的光真正做到安全可靠。

众所周知分辨率和像素决定了照片的清晰度，而汽车ADAS应用通常需要800万量级像素的分辨率来解析小物体，例如砖块或岩石，或者更远距离的骑自行车者或行人等较大物体。
在高动态范围方面，Hyperlux系列图像传感器采用安森美独特的超曝光 (SE) 像素技术，配备非常大的全阱容量 (FWC) 光电二极管和像素内溢流电容器 (OFC)，可提供业界最高的150dB总动态范围，这样的动态范围是在两次连续（交错）曝光中实现的，第一次“长”曝光捕获较低照明范围，提供约 110 dB，而第二次“较短”曝光捕获更高照度并提供剩余约 40 dB HDR。动态范围内的最小图像模糊和完整的 LFM 功能，LED 闪烁主要是通过第一次曝光捕获的，在此曝光中实现了完整的 LFM 功能。
信噪比 (SNR)是所有图像传感器的一个重要参数，因为它与系统在传感器生成的图像中检测物体的能力有关。把图像传感器与大小像素双二极管设计进行对比，由于在高温下，一个典型的3 μm大小像素传感器的过渡区SNR会下降到20 dB左右，在这个水平上，噪声是明显可见的，而且物体检测也更困难。因此，高温对图像传感器来说始终是个挑战，在汽车应用中尤其如此。由于处于阳光直射下，并被设计在小的封闭空间内，这空间内还有其他电子器件在运行中产生热量，汽车图像传感器在其80%以上的寿命期内都工作在80 ℃或更高的结温下。但Hyperlux图像传感器性能稳定，在绝大多数情况下都能将信噪比转换保持在 30 dB 及以上，即使在125℃的结温与高光照条件下也能达到25 dB以上的SNR性能，从而确保实现精确的物体检测。
值得一提的是，顺应汽车电气化的主流趋势，尤其是车内传感器变得越来越多，更低的功耗与更小的摄像头模块尺寸正成为汽车设计的重要考量。Hyperlux产品系列拥有领先业界的超低功耗和小尺寸，巩固了安森美车规级图像传感器市场领导者的地位。其中，Hyperlux系列300万像素分辨率产品，基于2.1μm的低像素尺寸，像素性能可媲美竞品3μm像素尺寸产品，甚至更胜一筹。与竞品相比，Hyperlux汽车图像传感器的功耗最多可降低30%，占位最多可减小28%，以更低的系统材料成本实现高能效设计，这些都是Hyperlux图像传感器得以脱颖而出的关键所在。
用芯护航驾驶安全150dB超高动态范围的意义所在

事实上，当我们在谈论从L1迈向更高等级的自动驾驶时，如何在极端情况确保车辆乘员和道路使用者的安全至关重要。高动态范围是汽车影像系统应用的重要特性，确保摄像机可在宽范围的光线 、黑暗和高光照对比情况下清楚地呈现场景细节，提高图像信息的精确度，在迈向彻底消除交通死亡和重伤的“零愿景”战略上将发挥的重要作用，这也是Hyperlux图像传感器的核心竞争优势所在。Hyperlux图像传感器确保摄像机可在黑暗和高光照对比情况下清楚地呈现场景细节在当前的汽车驾驶中，人们多大数情况还是用一双人眼来监视道路和周围环境，而在自动驾驶汽车中，人眼将被更多的摄像头“眼睛”所取代，因此对于光学和图像传感器而言，性能比人眼更好至关重要。就像红绿灯的动态范围通常在110dB-120dB，理论上只需传感器满足其无闪烁的动态范围就能准确识别路标或交通灯，但进出入隧道、迎面而来的车辆前灯、来自潮湿地面的眩光等环境照明条件的大幅变化，使图像传感器难以捕获路标上的速度限制或其他环境信息。因此，动态范围在汽车图像传感器上有着非常高的要求，真实场景下动态范围极端情况下可达140 dB，所以这类图像传感器产品往往要将动态范围做到120 dB以上。此外，汽车图像传感器常见的另一大挑战是LED闪烁抑制，就像人眼对于LED屏幕闪烁的感知一样，汽车图像传感器对车外的交通信号灯、路标、车辆前大灯等通常使用LED照明的脉冲式光源，也会将其呈现为闪烁的图像流。
Hyperlux图像传感器(右)能有效减少LED闪烁Hyperlux图像传感器正是凭借领先业界的150 dB超高动态范围和减少LED闪烁功能，以及超级曝光等技术的创新，能够适配更多的驾驶场景并支持更高等级的自动驾驶。对于SoC 或ISP集成商而言，设置好Hyperlux图像传感器后也无需逐帧重新调整摄像头的曝光或增益控制，不用来回切换且不会丢帧，没有延迟让摄像头模块更安全。
此外，Hyperlux的设计符合汽车安全完整性等级D级（ASIL D）系统的严格安全要求，而集成的安全性最大范围地防范网络安全威胁。这些传感器还提供不同分辨率的双输出流，允许同时执行感知和其他功能，设计人员可得益于其灵活的架构，用一个摄像头实现多种功能，从而减少设计时间、风险和成本。

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