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TheiaCel-Technologie

Automotive-Bildsensoren mit HDR und LFM

10. November 2023, 8:40 Uhr | Iris Stroh

Der OX08D10 von Omnivision ist ein CMOS-Bildsensor mit 8 Metapixel (MP) für Automotive-Kameras, der auf der eigenen TheiaCel-Technologie basiert und dank besserer Bildqualität eine erhöhte Sicherheit für ADAS- und AD-Funktionen ermöglicht.

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Der neue Bildsensor OX08D10 vereint laut Paul Wu, Automotive Product Marketing Manager bei Omnivision, alle Funktionen, die der Automobilindustrie wichtig sind. Dazu zählt er einerseits eine hohe Leistungsfähigkeit bei schwachem Licht und LED-Flimmerminderung (LFM), aber auch eine geringe Größe und einen niedrigen Stromverbrauch. Damit sei die Automobilindustrie nicht mehr gezwungen, »Kompromisse bei Leistung und Design eingehen zu müssen, um das LED-Flimmern zu vermeiden, wie es in der Vergangenheit der Fall war«, so Wu weiter.

Der OX08D10 ist der erste Bildsensor, bei dem die TheiaCel-Technologie mit 2,1 µm x 2,1 µm großen Pixeln zum Tragen kommt. Dabei handelt es sich um eine Weiterentwicklung der LOFIC-Technologie (Lateral-Overflow-Integration Capacitors), mit der Elektronen gespeichert werden, sobald die Photodiode gesättigt ist. Der Sensor nutzt außerdem die hauseigene DCG-HDR-Technologie (DCG: Different Conversion Gains; verschiedene Verstärkungswerte, HDR: High Dynamic Range, großer Dynamikbereich), um LED-Flimmern unabhängig von den Lichtverhältnissen zu eliminieren. Der neue Sensor kann HDR-Bilder aus einer Entfernung von bis zu 200 Metern aufnehmen. Die aktive Array-Größe ist mit 3840 x 2160 angegeben. Die Leistungsaufnahme wiederum ist mit 880 mW bei 45 fps bzw. 742 mW bei 36 fps spezifiziert. Der Bildsensor sitzt in einem CSP-Gehäuse (Chip Scale Package), das im Vergleich zu konkurrierenden Sensoren auf dem Markt rund 50 Prozent kleiner ist.

Anas Chalak, Technologie- und Marktanalyst, Imaging bei Yole Intelligence, Teil der Yole-Gruppe, kommentiert: »LFM, HDR und eine hohe Auflösung sind wesentliche Voraussetzungen für moderne Bildsensoren in Fahrzeugen, um eine höhere Autonomiestufe zu erreichen.« Seiner Meinung nach erfüllen die neuen Bildsensoren von Omnivision diese Kriterien und passen damit genau zu dem Trend, dass in den kommenden Jahren immer mehr Außenkameras pro Fahrzeug implementiert werden. »Wir gehen davon aus, dass der ADAS-Kameramarkt bis 2028 ein Volumen von rund 105 Mio. Einheiten erreichen wird und der gesamte Automobil-Bildsensormarkt auf 3,7 Mrd. Dollar anwachsen wird«, so Chalak. Das entspricht zwischen 2022 und 2028 einer durchschnittlichen Wachstumsrate pro Jahr (CAGR) von 8,7 Prozent.

LEDs sind im Straßenverkehr überall zu finden, angefangen bei Scheinwerfern, über Ampeln bis hin Verkehrszeichen. Dementsprechend stellt das LED-Flimmern eine große Herausforderung dar, da es ADAS- und AD-Systeme daran hindert, beleuchtete Verkehrszeichen korrekt zu erkennen. Wu: »Einige bisherige Ansätze erreichten zwar eine zufriedenstellende LFM, führten aber zu einer verminderten Bildqualität, insbesondere bei hohen Temperaturen im Fahrzeug.«

Das ist mit der 2,1-µm-TheiaCel-Technologie nicht der Fall, sie ermöglicht eine hohe LFM ohne Einbußen bei der Bildqualität hinnehmen zu müssen. Der neue OX08D10 erreicht im Vergleich zu seinem nicht LOFIC-basierten Vorgängermodell eine insgesamt bessere Leistung in wichtigen Bereichen - insbesondere ist der LFM-Dynamikbereich 3,3-mal höher und der Gesamtdynamikbereich fast 3-mal höher. Wu erklärt weiter, dass die Full-Well-Kapazität, also die maximale Anzahl an Elektronen, die ein Pixel aufnehmen kann, bevor es in die Sättigung geht, bei dem neuen OX08D10 im Vergleich zur Vorgängervariante (OX08B40) um den Faktor 32 erhöht wurde, die Empfindlichkeit wiederum fällt um über 50 Prozent höher aus.

Muster sind ab sofort erhältlich, und der OX08D10 wird in der zweiten Hälfte des Jahres 2024 in die Massenproduktion gehen.