撬動ADAS的CMOS圖像傳感器，你到底了解多少

近年來，汽車安全的重要性越來越重要了，行車輔助安全駕駛（ADAS）在汽車領域的應用也越來越廣泛。智能安全駕駛、自動巡航控制、汽車雷達波應用、全景立體圖像環視系統等等汽車電子分支領域對汽車自動駕駛起到舉足輕重的作用。圖像視覺系統作為汽車電子不可或缺的一個組成部分，必須要快速、精確地感知各種路況信息，進而提前進行汽車預警及控制車輛的行為，為了能夠實現精準、實時的顯示圖像，必須要為汽車視覺系統配置一款符合高動態范圍的圖像傳感器。今天小編就來給大家講講汽車圖像傳感器，首先先了解下汽車視覺系統圖像傳感器的概念及其基本原理。

何為汽車圖像傳感器？

（汽車）圖像傳感器是一種可以將光學圖像，轉換為電子信號的設備，同時也是（汽車）攝像頭的重要組成部分，亦為自動駕駛基礎部件之一。使用前期，圖像傳感器通過與數字攝像頭相結合，為汽車視覺系統提供光學圖像信息，經由內部的圖像數據處理單元放大、同步控制處理，最終將汽車外部真實的場景信息顯示給駕駛員。

圖像傳感器工作原理，如下內容所述：

物體在外界照明光的照射下，經成像物鏡成像，形成二維光強分布的光學圖像，再通過圖像傳感器轉換成電子信號。之后，這些電子信號經圖像數據處理系統的放大和同步控制處理，發送給圖像顯示器，便可以看到物體的二維光學圖像，從而為自動駕駛汽車提供準確的駕駛環境信息。

圖片解析：攝像頭中的圖像傳感器

圖像傳感器工作原理

在汽車領域，圖像傳感器主要應用在汽車視覺系統中，如倒車影像、前視、俯視、全景泊車影像、車鏡取代、行車記錄儀、正向碰撞警告、車道偏離警告、交通信號識別、行人檢測、自適應巡航控制、盲點檢測及夜視等，以保證視覺系統在各種天氣、路況條件下，能夠清晰識別車道線、車輛、障礙物、交通標志等。

根據元件的不同，圖像傳感器可分為CCD、CMOS和CIS三種。早期，作為固態圖像傳感器，CCD由于有體積小、分辨率高、靈敏度高、圖像質量高等優勢，一直統領著圖像傳感器市場。不過，CCD高畫質背后也帶來了一些問題，譬如成本高，由此出現了成本更低、功耗更低的CMOS傳感器。

與CCD相比，CMOS具有讀取信息方式簡單、輸出信息速率快、耗電省、集成度高、價格低等特點，在推出后很快受到了多家知名廠商的青睞。并隨著技術的發展，CMOS不斷縮小與CCD的差距，現逐漸發展成市場的核心。

而另一種圖像傳感器CIS，則多用在掃描儀中，其景深、分辨率以及色彩表現目前都趕不上CCD感光器件。

在傳感器接口、保護微控制器方面，Melexis（邁來芯）作為汽車業界領先傳感器產品設計、技術開發供應商，在汽車圖像傳感器上同樣推出過非常多的針對汽車視覺系統的圖像傳感器、傳感器接口IC、微控制芯片產品。邁來芯CMOS圖像傳感器大多數以低光敏感度、高動態范圍（HDR）作為產品主打特性。

下面給大家簡單介紹下邁來芯CMOS圖像傳感器：

邁來芯用于接近與手勢識別的檢測IC，在汽車觸摸屏有不錯的應用

Melexis（邁來芯）致力于全球汽車及工業市場領導級芯片生產制造，目前主要提供先進的混合信號半導體，傳感器芯片和可編程傳感器系統。邁來芯在汽車市場、工業和消費市場均有著優異出色的表現。在汽車電子市場，全球平均每輛車有6片Melexis品牌的芯片；在汽車圖像傳感器領域，邁來芯還成功量產了世界上最寬動態范圍的圖像傳感器，適用于工業、汽車和安防市場。

MLX75006 —— 車內視覺用的 CMOS 圖像傳感器

MLX75006汽車用CMOS 相機是專門為汽車的內部視覺應用設計的。這些傳感器根據汽車市場的需求，融合了高速和高敏感度，低噪，高可靠性和低系統成本。

盡管是為汽車專門設計的，如果要求類似的話，這些傳感器也非常適合應用到工業里面。

特點和優點

MLX75307 —— 前視用 CMOS 圖像傳感器

MLX75307 功能框圖

這些750x400 像素的全域快門圖像傳感器具有高敏感度，高動態范圍和低噪聲。他們是專為汽車前視應用而設計的，也適合工業和醫療應用。典型應用包括車道偏離警示系統，車道保持輔助系統，高光輔助系統，防撞，夜視，路燈/交通燈監測，監控安全系統。

特點和優點

MLX75411 Avoce —— 寬動態范圍 CMOS 圖像傳感器

Avocet 是一款1024 x 512 像素的CMOS 圖像傳感器，擁有154dB的超寬動態范圍，針對汽車，工業和消費類應用。

Avocet 是為車內汽車應用專門設計的（先進駕駛輔助系統-ADAS），包括前視夜視，彩色后視相機和機器視覺應用例如車道偏離警示系統，交通/限速標志識別，防撞，盲點監測，和環車監測。

邁來芯還推出了基于AutobriteÒ技術的CMOS圖像傳感器MLX75412，與MLX75411類似，兩者均實現了傳統CMOS圖像傳感器動態范圍及成像細節二者不能兼得的問題，在完美解決非線性響應特性問題的同時，大幅提高了圖像傳感器的動態范圍。MLX75411/MLX75412 集成的反饋控制算法分析所采集到的圖像，實時調整傳感器的曝光時間和動態范圍，并顯著提高了在復雜路況下圖像采集的質量。

MLX75411/MLX75412 集成集成圖像增強功能AutoviewÒ，能夠實時調整圖像亮度和銳度，減輕了后級信號處理系統的計算量，對圖像的亮部和暗部區域都有很好的細節體現。同時，MLX75411/MLX75412還集成12位圖像處理流水線，并提供標準的原始視頻信號輸出和I2C控制信號輸入，兼容絕大多數DSP或 FPGA。

（左）普通CMOS圖像傳感器（右）采用AutobriteÒ技術CMOS圖像傳感器

MLX75421 —— 邁來芯第三代汽車圖像傳感器

最佳低光照、高動態HDR、具備廣泛的片上實用安全ASIL支持

MLX75421 Blackbird經過專門的架構設計，可用于自動緊急制動（AEB）、電子后視鏡/攝像頭監控系統（CMS）和自動回避轉向（autonomous evasive steering）等汽車安全應用。該器件也非常適用于四周/后視系統等具有物體檢測功能的下一代觀察應用。

MLX75421 Blackbird的一整套ASIL支持功能可以明確地應用于具有高性價比的ASIL系統。這些功能涉及多個數字方面，但同時也涵蓋傳感器的模擬功能和傳感器接口。因此，針對高強度運行時間自檢測的每一幀，該傳感器構成一個嵌入式“有效幀（frame valid）”標簽。

MLX75421 Blackbird采用1/3英寸光學格式，分辨率為1344x1008像素。它擁有一個4穩定拐點（kneepoint）高動態范圍響應曲線，在每一幀都可提供高達125 dB的高動態范圍。高動態范圍全幀速率為45 fps，而如果以800行進行圖像數據采集，可以實現60fps的速率。上述特性使這些圖像傳感器可與720p應用兼容。該器件可以自動的在HDR模式下運行，而無需協同芯片。

MLX75421 Blackbird用于低噪聲運行，在25°C時暗泄漏（dark leakage）小于5個電子/秒，1/30秒曝光時間下暗瞬時噪聲小于4.4電子，因此對于535nm波長，光線在1/30秒曝光時間下SNR1照度值為 0.005lux。該器件具有 -40°C 至 +115°C的寬工作溫度范圍，有利于它在寬溫度范圍下的工作穩定性。

HDR圖像傳感器MLX75421的優勢和特點：

• 汽車級圖像傳感器

• 高動態范圍全幀速率為45 fps

• 高靈敏度SNR1=0.005lux

• 4個版本：單色、RCCC、彩色RGBG和彩色RGBC

HDR圖像傳感器MLX75421的應用領域：

• 駕駛員輔助系統（ADAS）：自動緊急制動（AEB）

• 電子后視鏡/攝像頭監控系統（CMS）

• 自動回避轉向

• HDR 720p相機