本文作者：安森美(onsemi)高級經理Sergey Velichko
一切始于18年前我開始研究用于后視攝像頭（RVC）的一種首款汽車CMOS圖像傳感器。在當時，配備RVC以幫助駕駛員看到汽車后方是一項偉大創新。二十年后的今天，RVC已成為現代車輛的標配，且更多的攝像頭為高級駕駛輔助系統（ADAS）奠定了基礎。隨著Aptina從當時的美光科技圖像傳感器部門分拆出來，再到后來被安森美收購，我的職業生涯隨之變化，ADAS系統也經歷了一系列重大變革。
在我的職業生涯中，圖像傳感技術的發展發生了翻天覆地的變化，我親眼見證了車載圖像傳感器取得的顯著進步。
分辨率
圖像分辨率是衡量圖像質量的重要參數之一。尤其對于車載成像而言，更高的分辨率意味著圖像擁有更銳利的邊緣和更細膩的細節。
試想一下，當視頻圖形陣列（VGA）傳感器剛剛問世時，它們只能生成30萬像素（0.3MP，640Hx480V）的圖像。而我們的AR0820AT則是市場上首款車規級830萬像素（8.3MP，3840Hx2160V）圖像傳感器。這種高分辨率使得單個攝像頭可以支持多種應用（如視覺和感知），并且能夠更好地進行物體探測。隨著越來越多的汽車應用需要更大量的成像數據來輔助做出關乎安全的關鍵決策，我們可以預見市場在未來對更高分辨率的需求將會持續增長。
圖1.安森美汽車圖像傳感器發展趨勢
像素尺寸
像素尺寸是選擇傳感器時要考慮的另一個因素，需要與速度、靈敏度、圖像質量達到完美平衡。更大的像素具有更大的面積來收集可用光線，但這并不意味著總能得到更好的圖像質量。一個擁有較小像素的傳感器在覆蓋相同光學面積的情況下，其性能可能超過擁有較大像素的傳感器。
我們的Hyperlux系列就是一個例子，它展示了在典型汽車環境下，2.1μm像素傳感器如何優于3μm像素傳感器：在低光環境、總信噪比（SNRs）以及HDR等方面表現出色。隨著我們研發更先進的圖像傳感器，像素尺寸已從較大的6μm縮小到我們當前的2.1μm超級曝光像素，同時提升了整體性能。
曝光HDR技術
我們是首家發明大小像素技術以生成HDR圖像的公司。通過采用大小像素的方法，專用于單個像素的傳感器區域被分為兩部分：一個較大的光電二極管覆蓋大部分區域，另一個較小的光電二極管則利用剩余部分。然而，由于大小像素技術會導致圖像質量下降、暗噪聲增加以及性能降低，尤其是在較高溫度下表現更為明顯，因此我們不再采用這一技術。
圖2. 曝光技術的對比
針對這些缺點，我們的解決方案是超級曝光技術，也被稱為溢出多重曝光技術。該技術在像素內增加了一個區域，用于容納大信號或電荷溢出的部分。這種方法就像用一個水桶來接雨水，如果雨水溢出了水桶，我們有一個更大的盆來裝多余的水。“桶”內的信號可以非常精準地讀取，因此我們能夠實現出色的低光表現；而溢出的盆中則容納了所有超出的部分，從而擴展了動態范圍，并具備捕捉明亮物體和場景真實色彩的能力。整個像素區域可應用于低光條件，而在亮光條件下不會飽和。
因此，超級曝光技術為汽車應用中的HDR場景提供了更好的圖像質量，包括捕捉閃爍的LED燈光和標志的所有色彩和細節。
動態范圍
動態范圍是指場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現了120dB以及隨后140dB高動態范圍（HDR）。我們的Hayabusa系列產品是業內首款面市的實現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，具備行業領先的150dB HDR LFM性能以及增強的圖像質量。
830萬像素AR0823AT和300萬像素AR0341AT是首批采用Hyperlux技術的產品。憑借卓越的HDR性能，Hyperlux能夠提供色彩鮮艷、銳利且充滿細節的圖像，由于其極其穩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計奠定了基礎。如圖3所示，Hyperlux傳感器在最苛刻環境和極端條件下表現出色。
