道路の安全性と利便性を向上させる先進運転支援システム（ADAS）が、多くの新車に標準装備されるようになりました。その後の解釈とアクションのために、ADASは高解像度の画像センサーを使用して車外と車内の画像を撮影する必要があり、高解像度の画像センサーはADASの重要なコンポーネントになります。この記事では、ADASの開発と動向、そしてオンセミが発売した高解像度イメージセンサーについて紹介します。
ADASは新車に標準装備されるようになった
従来、ADASは高級車の基本装備またはオプション装備でしたが、近年の安全運転意識の高まりや、欧米など各国での法規制の義務化の推進により、低価格帯の新車にもADASを搭載することが求められています。一般的な運転支援システムには、カーナビゲーションシステム、アダプティブクルーズコントロールシステム、車線逸脱警報システム、自動車線変更システム、衝突回避警報システム、歩行者検知システムなどの機能が組み込まれています。より先進的なシステムの中には、将来的にはレベル5の自動運転機能を実現し、運転者がハンドルに触れることなく (車にはハンドルすら装備されていない) 人や荷物を指定された目的地まで運ぶことができるようになることを目標に、 自動運転の方向に進んでいるものもある。
ADASの動作を促進する要素としては、データの解釈やアクションを実行する背後の人工知能システムに加え、フロントエンドのデータ収集がより重要であると考えられます。正確な車両状態データがなければ、ADASは正常に機能しません。車の状態データは主に画像センサー、ミリ波レーダー、LiDARなどの技術によって収集されますが、その中でも画像センサーは現在最も普及しており、比較的低コストの技術です。
ADASで使用される画像センサーは、システムの画像解釈能力を向上させるために、高解像度である必要があります。変化する運転環境や道路状況に対応するために、高照度または低照度の環境で最適な画質を提供するために、ハイダイナミックレンジ (HDR) 機能も利用可能である必要があります。
HDR技術によりより鮮明な画像が可能に
いわゆるHDRとは、通常のデジタル画像処理技術よりも広いダイナミック露出範囲 (つまりコントラスト) を実現するためにコンピュータ グラフィックスや映画撮影で使用される技術を指します。ハイダイナミックレンジイメージングは、直射日光の最も明るい部分から最も暗い影まで、広範囲の明るさにわたって現実世界の鮮明な画像を正しく表示するように設計されています。
ハイダイナミックレンジイメージングは、当初は純粋にコンピューターで生成された画像に適用されていましたが、その後、さまざまな露出範囲の写真からハイダイナミックレンジ画像を生成する方法が開発されました。例えば、繰り返し露光画像合成技術では、露光レベルを上下に調整することで露光レベルの異なる画像を取得し、連続した画像からそれぞれ比較的鮮明な部分画像を取得します。これらの部分画像を合成して、最も完全で鮮明なハイダイナミックレンジ画像を取得します。
これまで、HDRテクノロジーはバックエンドのDSPまたはマイクロプロセッサを介して画像合成を実行していました。onsemiは現在、オンセンサーHDR機能をサポートする高解像度イメージ センサーを提供しており、バックエンド プロセッサの負荷を軽減しながら処理速度と効率を向上させています。
包括的な製品ラインで多様なアプリケーションのニーズに対応
Onsemiは、300,000 ～ 10メガピクセルの解像度と4 fps ～ 815 fpsのフレーム レートを備えた幅広いイメージ センサー ポートフォリオを提供しており、ウェアラブルや民生用電子機器から過酷な産業および自動車アプリケーションまで、あらゆる最終アプリケーションの要件を満たす幅広いオプションをカメラ メーカーに提供しています。Onsemiのイメージ センサーは、高速、高感度、高画質などの最適なパフォーマンス特性と組み合わせた構成の柔軟性を提供し、特定のアプリケーション要件を満たします。また、Onsemiは既存の顧客にシンプルなアップグレード パスも提供しており、メーカーは単一のカメラ設計で複数の製品をサポートできるため、市場投入までの時間が短縮されます。
車両にADASを適用するには、イメージセンサーに高解像度と、柔軟な露出比制御を備えた高度なHDR機能、構成可能なASIL-Bサポート、黒レベル制御、多機能システムのフレーム間のコンテキスト切り替え、マルチカメラ同期など、ADAS固有の複数の機能を持たせる必要があります。これにより、最適なパフォーマンスの実現に取り組んでいる車両開発者を支援し、高度で完全に統合された運転支援システムの開発を加速できます。
ADASアプリケーション向けに設計されたデジタル画像センサー
オンセミがリリースしたAR0820ATは、3848 H x 2168 Vのアクティブ ピクセル アレイと8.3メガピクセルの高解像度を備えた1/2インチCMOSデジタル イメージ センサーです。この高度な自動車用センサーは、リニア モードまたはハイダイナミック レンジ モードとローリング シャッター読み出しで画像をキャプチャできます。2.1µm DRのAR0820AT − Pixの自動車グレードの裏面照射 (BSI) ピクセルとオンセンサー140 dB HDRキャプチャ機能は、低輝度や難しい高ダイナミック レンジのシーンに最適です。
AR0820ATイメージ センサーには、ピクセル内ビニング、ウィンドウ処理、ビデオ モードとシングル フレーム モードの両方など、多様な高度な機能が組み込まれており、柔軟な関心領域 (ROI) と特定の解像度を提供し、極めて低輝度の条件でのパフォーマンスを向上させます。AR0820ATの複雑なセンサー障害検出機能と埋め込みデータにより、カメラはASIL-Bに準拠します。このデバイスは、MIPI出力インターフェースをサポートするシンプルな2線式シリアル インターフェースを介してプログラム可能です。
AR0820ATイメージ センサーの柔軟な露出比制御を備えた高度なオンセンサーHDR再構成機能は、3露出HDRで最大40 fps、4露出HDRで最大30 fpsの3840×2160での高速フル解像度ビデオ キャプチャをサポートします。ラインインターレースT1/T2/T3/T4出力とASIL-B準拠のセンサー障害検出をサポートし、2×2ピクセル内ビニング モードとカラー ビニング モードを可能にします。1.8 Gbps/レーン、4レーンMIPI CSI-2データ インターフェイスとオプションの自動またはユーザー制御の黒レベル制御により、センサーは最大4つのコンテキスト間でフレームを切り替えることができ、多機能システムを実現できます。このセンサーは鉛フリーで、マルチカメラ同期をサポートし、RGB、RCCC、RCCBなどの複数のカラー フィルタリング マトリックス (CFA) オプションを提供します。
AR0820ATイメージセンサーは、主にフロントビューカメラ (ADAS) と自動運転 (AD) の分野で使用されており、最終製品にはフロントビューADAS、サラウンドセンシングカメラ、キャビン内カメラ、ロボットタクシー、ロボット配達、自動運転トラックなどがあり、これらの高度なアプリケーションのさまざまな要件に適合します。
onsemi は、onsemiのイメージセンサー製品の機能を実証するために設計されたAR0820AT-iBGA95評価ボードも発売しました。ヘッドボードは、Demo3システムに直接接続するように設計されています。ボード上のテスト ポイントとジャンパーにより、クロック、I/O、およびその他のさまざまな信号にアクセスできます。
AR0820AT-iBGA95評価ボードは、クロック入力、内蔵27 MHz水晶発振器、およびオプションのDemo3制御MClkをサポートします。2線式シリアル インターフェイスと選択可能なベース アドレスを備え、4レーンのMIPIインターフェイスを提供し、ROHS仕様に準拠しています。
結論
ADASは多くの新車に標準装備されるようになり、現在急速な市場成長を見せています。画像認識技術は、ADASの応用と価値の向上に役立ちます。現在、運転支援技術を応用することで、事故を回避し、衝突を減らすことができます。技術の継続的な改善により、今後さらに多くのADASアプリケーションが開発され、自動運転の分野に移行し、非常に有望で収益性の高いものになると予想されます。ADASアプリケーション向けに設計されたonsemiのイメージ センサーは、ADAS開発者の負担を軽減できるため、さらに理解して採用する価値があります。