Новый тип датчика изображения CMOS применяет интеграционный конденсатор бокового переполнения (LOFIC) в автомобильных приложениях для генерации пикселей 2,1 мкм для улучшения изображений HDR и уменьшения мерцания светодиодов практически в любых условиях освещения. LOFIC также применяется к CMOS-датчикам изображения смартфонов для повышения производительности при любых условиях освещения.
Рынок дополнительных металлооксидно-полупроводниковых (CMOS) датчиков изображения продолжает расти на различных рынках, включая мобильные, автомобильные, компьютерные, охранные, медицинские и многие другие. Например, растет спрос на фото и видео более высокого качества в смартфонах, которые теперь оснащены двумя или более камерами, каждая из которых оснащена CMOS-датчиком изображения.
В автомобильной промышленности CMOS-датчики изображения имеют решающее значение для современных систем помощи водителю (ADAS) и автономного вождения. ADAS требует обширного набора датчиков как снаружи, так и внутри салона для мониторинга передней части автомобиля, непосредственного окружения и даже самих водителей и пассажиров, что значительно увеличивает количество датчиков изображения, используемых на автомобиль.
Получение изображения с расширенным динамическим диапазоном (HDR), обеспечивающее существенное улучшение качества и производительности изображения (например, улучшение изображений как в условиях низкой, так и при яркой освещенности), является универсальным требованием на многих рынках и постоянной задачей, которую решают производители CMOS-сенсоры изображения лица.
Рисунок 1 Мерцание светодиодных изображений может вызвать проблему для HDR камер
Улучшение HDR с помощью технологии LOFIC
Некоторым приложениям требуется HDR с одной экспозицией — вот как этого можно добиться.
В пикселях с двойным преобразованием (DCG) фотоэлектроны фотодиода считываются дважды с разным коэффициентом усиления: с высоким коэффициентом преобразования (HCG) и низким коэффициентом преобразования (LCG). Более высокий коэффициент усиления обеспечивает меньший уровень шума при считывании, а более низкий коэффициент усиления обеспечивает большую эффективную полную емкость лунки. А комбинация данных ХГЧ и ЛКГ обеспечивает HDR при однократном воздействии.
Датчик, в котором используется технология интегрированного конденсатора с боковым переполнением (LOFIC), сохраняет больше сигнальных электронов, собирая заряд переполнения фотодиода в большом конденсаторе внутри каждого пикселя. А комбинация фотодиодного канала и данных канала LOFIC обеспечивает одновременно более высокий динамический диапазон и более высокое соотношение сигнал/шум (SNR) при однократной экспозиции. Используя уникальные возможности LOFIC, можно эффективно улучшить HDR-изображение, что обеспечивает превосходное качество изображения в широком диапазоне условий освещения.
TheiaCel решает эти проблемы. Это комбинация LOFIC и других запатентованных решений OMNIVISION для однократной экспозиции HDR, которая является ключом к достижению низкого уровня шума, высокой чувствительности работы, большой емкости всей лунки и линейного отклика при использовании однократной экспозиции.
Уменьшение мерцания светодиодов в автомобильных камерах
На автомобильном рынке мерцание светодиодных светофоров или дорожных знаков представляет собой серьезную проблему для решений HDR (см. рис. 1), что не позволяет системам помощи водителю и системам автономного вождения правильно обнаруживать освещенные дорожные знаки.
Методы визуализации HDR с многократной экспозицией часто не могут обеспечить стабильную производительность при захвате светодиодных источников света. Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) в светодиодных источниках света создает проблемы при обработке данных с коротким временем экспозиции. Если это короткое время экспозиции попадает между импульсами светодиода, датчик не обнаруживает свет светодиода. Мерцание видеопотока возникает из-за отсутствия в кадрах импульса «включения», когда датчик пытается захватить яркий светодиодный свет с каналом с малой выдержкой. Дилемма заключается в том, что, хотя канал с более длительным временем выдержки не пропускает момент времени, он вызывает избыточное насыщение пикселей светодиодом.
Цель состоит не только в достижении производительности HDR, но и в предотвращении мерцания данных изображения светодиодного освещения. Для решения этой проблемы требуется подход, который можно легко интегрировать в CMOS-датчик изображения. Некоторые решения, в которых реализованы хорошие возможности подавления мерцания светодиодов (LFM), привели к снижению качества изображения, особенно при низком освещении, производительности при высоких температурах и т. д.
Также важно предотвратить падение SNR в точке перехода сигнала или в точке перегиба кривой SNR. Технология TheiaCel это понимает. Сочетание DCG с LOFIC или сочетание DCG и разделенного диода с LOFIC значительно улучшает диапазон LFM для HDR с однократной экспозицией. Датчик LOFIC с разделенным диодом обеспечивает максимальный диапазон LFM, а датчик LOFIC с одним фотодиодом обеспечивает хороший баланс между соотношением сигнал/шум при слабом освещении и динамическим диапазоном в продукте с малым количеством пикселей.
Архитектура LOFIC с одним фотодиодом была применена к автомобильным датчикам с размером пикселей 2,1 мкм для улучшения HDR-изображения и уменьшения мерцания светодиодов практически в любых условиях освещения.
Новейшее применение технологии TheiaCel предназначено для основных камер, расположенных сзади, во флагманских смартфонах, обеспечивая максимально доступный HDR для получения фотографий и видео высочайшего качества как в условиях низкой, так и яркой освещенности.
Потребность в HDR с однократной экспозицией становится все более важной для мобильного рынка, поскольку решения HDR с множественной экспозицией страдают от мерцания светодиодов, как и автомобильные датчики. Кроме того, чувствительность CMOS-сенсоров во флагманском сегменте мобильных устройств становится все выше и выше. Иногда чувствительность слишком высока, чтобы поддерживать время экспозиции, достаточное для компенсации мерцания в комнате, освещенной ярким флуоресцентным светом.
Это создает значительные возможности для OMNIVISION: сочетание проверенной технологии датчика изображения 50 МП с технологией двойного аналогового усиления (DAG) TheiaCel LOFIC решает эти проблемы, позволяя пользователям снимать более качественные, четкие и красивые изображения и видео с большей детализацией. яркий свет и меньше шума при слабом освещении независимо от источника света (см. рис. 2).
Мерцание светодиодного изображения может стать проблему в системах с применением HDR камер
