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ON SemiのZ載CMOSセンサがスバルの新型レヴォーグに搭載

Z載CMOSイメージセンサでトップを走るON Semiconductorが、ダイナミックレンジ120dB、画素数2.3MピクセルでLEDフリッカ低機Δ鮴澆韻CMOSイメージセンサ(図1)を量凮始したかと思うと、スバルの新型「レヴォーグ」に搭載されたことをらかにした。このCMOSセンサが開発されたのは5Qi。Z載に乗る時期はむしろ早いくらいだ。

図1 Z載ステレオカメラCMOSイメージセンサがスバルの最新レヴォーグに搭載 出Z:ON Semiconductor

図1 Z載ステレオカメラCMOSイメージセンサがスバルの最新レヴォーグに搭載 出Z:ON Semiconductor


スマートフォンのイメージセンサではソニーが圧倒的に咾い、Z載イメージセンサの世cではON Semiが同様に圧倒している(図2)。映気鮖る機Δ世韻離メラでのx場シェアは58.5%、ADAS(先進運転мqシステム)で白線検出や運転}の顔認識検出などのセンシングカメラのx場では77%と圧倒している。


Z載カメラ向け イメージセンサx場シェア

図2 Z載イメージセンサx場のシェア 出Z:ON Semiconductor


Z載CMOSイメージセンサでON Semiが咾い里、性Δ世韻任呂覆が良いからだ。常にZD(Zero Defect:不良率ゼロ)を`指し、不良率がppb(Parts per billion)単位という10億分のkのレベルに下げている。クルマでは何万個という膨jな数のを使うため、不良率100万分のk(ppm)ではHすぎる。ほとんどゼロを`指すことになる。ON Semiがイメージセンサに限らず、Z載半導に咾い里ZDを`指す企業にあるという。パワーMOSFETやIGBT、音SセンサインターフェイスやLEDフロントライトなどもZ載でトップクラスだとしている。

ZDを`指すこの管理}法はかつて日本がuTだったが、クルマ応ではZD`Yが今でもLかせない人の命の_さは何Qたっても変わらないからだ。

今vスバルの新型レヴォーグでは、gO動ブレーキシステム「アイサイト」に2眼カメラをいる立カメラを採、これまでよりも野角を広げた。2.3Mピクセルと画素数を来の2倍に\やしたのは、野角を広げるためである。ただし、スバルは「アイサイト」というコンセプトを単なるO動ブレーキシステムだけではなく、ADASシステムを指すようにしている。このため、アダプティブクルーズU御やプリクラッシュブレーキだけではなく、アクティブレーン変мqや運転}異常時官システムなどもアイサイトと}んでいる。

今vのCMOSイメージセンサでは、コスト峺を抑えて画素数を\やすため最小3µm幅の画素に設し直した。ここに裏C照o型を採、感度を高めた。

120dBという広いダイナミックレンジは、昼間のるい所から暗いトンネルに入る場合やその逆に暗い所からるい外を見る場合には暗すぎたり、るすぎたりして見えにくいことに官した。イメージセンサでは、るい所に最適な絞りで画気鮖り、さらに暗い所に最適な絞りで画気鮖り、それらの画気鯆_ねることによって、ダイナミックレンジを広げている。通常は3〜4の画気鯆_ねることでるい場所も暗い場所も同時に良く見える画気鰓uることができる。

反C、何かの画気鯆_ねて1の画気暴萢するため、その処理時間がかかる。このためフレームレート(1秒間に見せる画気僚数)は、_ねる時間がければいほど、落ちる。今vの120dBでは、1フレームあたり最j4v露光するとフレームレートは30fps(frames per second)とテレビ並みの]度になる。もし1フレーム最j3v露光となるとフレームレートは40fpsと高]になる。

LEDフリッカの抑Uでは、LEDの点iの仕組みを瑤辰討く要がある。ヘッドランプやテールランプのようなLED照では、0.35mm角度の小さなLEDチップを数恩鎚造戮禿煎iしている。てのLEDチップを並`に常時動作させれば消J電が\える。そこで、例えば20個のLEDチップを点iさせる場合、LEDチップを5個直`につなぎ、それを1ストリングとして4本のストリングを構成する。5個度だともし1個がsれてそのストリングが消えても、他の3本のストリングは点iできる。


図3 LEDドライバの例 Analog DevicesのADD511の場合は4本のストリングを順次点iさせていく 出Z:Analog devices, Inc. (Reprinted with permission of Analog Devices, Inc. © 2020 All rights reserved)


図3はAnalog Devices社のLEDドライバの例だが、ここでは4本のストリングを点iさせている。その仕組みはこうだ。例えば最初に1本`のストリングを5ms点iした後、次にuのストリングを5ms点i、さらに順次点iし4本`まで行ったら、また最初のストリングをもうk度点iさせる。これを繰り返している人間の`は残気できるため、]時間で順次点iさせても霪瓜に点iしているように見える。


図4 LEDフリッカ(左)を抑UしていなければLEDの表を認識できなくなる 出Z:ON Semiconductor

図4 LEDフリッカ(左)を抑UしていなければLEDの表を認識できなくなる 出Z:ON Semiconductor


ところが、このLEDランプをCMOSカメラでシャッターを切ると点iしていないストリングに当たれば、図4のようにk竟Lけているように映る。これがLEDフリッカである。スマホのカメラならともかく、Z載のカメラではLEDランプのk陲点iしていなければ、それを認識しない恐れがある。このためLEDフリッカを防VすることはZ載ではマストになる。

CMOSイメージセンサでは、点iしていないストリングを映さないようにシャッター時間を長くすることで、フリッカを防ぐ。100Hz度の周S数で、順次点iしていくため、シャッター時間をこの度長くしても、30〜40fps度のフレームレートならほとんど影xしない。

ON Semiは今後さらなるダイナミックレンジの拡j(140dB)と高]フレームレート40fpsの両立を`指し、次のZ載CMOSセンサを開発していく。

(2020/09/29)
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