반도체 전문 온라인 매거진 - 올포칩

by 바만 하지(Bahman Hadji) 온세미컨덕터 (www.onsemi.com)

안전과 편의를 모두 충족하는 운전자 지원 수요가 증가함에 따라 이미징 기능을 갖춘 자동차 시스템의 수가 급속히 증가하고 있다. 이 첨단 운전자 지원 시스템은 적응형 크루즈 컨트롤 및 자동 비상 제동과 같은 기능을 가능하게 한다.

이러한 기능은 미국의 모든 신차에 필수로 요구되는 후방 카메라 등 주차 지원 제품에 필수적이다. 또한, 360도 서라운드 뷰 시스템 및 거울 대체용 카메라 모니터 시스템도 예외는 아니다.

자동차 환경은 이미지 센서에 대해 매우 어려운 작동 조건 및 매개 변수를 제시한다. 장면 당 140dB을 넘는 동적 범위를 가져야 하는데 이는 예를 들어 야외의 직사광선에 의한 가장 밝은 부분과 터널 안에서의 가장 어두운 부분 모두를 커버해야 한다는 의미이다.

HDR 출력을 통해 섬세한 장면을 캡쳐 하는 일은 ADAS 알고리즘과 운전자 모두에게 장면을 섬세하게 묘사하는 데에 있어서 매우 중요한 요소이다. 그러나 이미징 기술이 이러한 실상의 요소들로 인해 물체나 위험 요소를 명확하게 표시하지 못한다면 이는 잠재적 안전 문제로 연결될 수 있다.

영상 처리 문제는 차량의 펄스폭 변조 LED 조명 및 전자 교통 신호, 자동차 메세징 시스템 등에 대한 기술 발전 등 자동차 제조업계의 최근 추세에 따라 더욱 어려워지고 있다. 이러한 펄스 조명 시스템은 전력이 절약되고 유리한 조명 효과를 구현하는 동시에 디자인의 미학적인 부분을 강화되어 더욱 인기를 끌고 있다.

기존의 카메라로 캡쳐 할 때는 특히 밝은 환경에서 인간의 눈으로 이 펄싱 과정을 볼 수 없지만 조명이 실제로 꺼질 때에는 카메라가 장면을 캡쳐 하기 때문에 이 펄스 조명이 깜박거린다. 이는 전자 교통 신호에 대한 중요한 정보를 놓치거나 운전자에게 혼란을 줄 수 있는 ADAS 알고리즘상의 문제를 야기시킬 수 있으므로 이런 차량의 깜박거리는 헤드라이트와 응급 차량을 혼돈하는 문제가 발생하기도 한다.

따라서 자동차 애플리케이션에서 사용되는 이미지 센서는 펄스 LED 광원으로 인한 깜박임 문제를 해결해야 한다. 그러나 짧은 ‘켜짐’ 상태에서 펄스 LED를 캡쳐 하는 데 필요한 더 긴 노출 시간은 혼합된 조명 장면에 필요한 좋은 HDR 성능을 달성하는 데 장애 요소가 되므로 밝은 부분에서 과포화 이미지를 도출하게 된다.

이 문제를 해결하는 동시에 LED 플리커 완화 기능을 통해 HDR 출력을 제공하는 솔루션으로는 영상의 밝은 부분을 포화시키지 않으면서도 펄스 조명 광원을 캡쳐 하도록 충분이 노출을 해주는 고충전 용량의 CMOS 이미지 센서가 필요하다. 이것이 바로 온세미컨덕터가 새롭게 선보인 자동차용 이미지 센서 플랫폼인 Hayabusa™인데 이 플랫폼은 기존의 자동차 이미지 센서의 노출시간보다 약 5배 더 긴 노출이 가능한 “Super-Exposure”를 제공한다.

Hayabusa 플랫폼은 다양한 애플리케이션을 지원하는 1Mp부터 5MP 범위의 이미지 센서 제품군으로 위에서 언급된 이미징 문제들을 해결할 수 있는 커먼 픽셀, 설계 및 실시간 기능적 안전 아키텍쳐를 제공한다. 이 플랫폼 기반 접근법의 추가적인 혜택은 설계를 단순화하고 시장 출시 시간을 앞당기며 제조사에서 제공하는 다른 자동차 모델에 대한 확장성을 최적화한다는 것이다.

이로써 엔지니어들은 하나의 센서에서 수행된 개발 작업 및 데이터 수집을 활용해 전혀 새로운 개발 작업을 수행하지 않고도 다른 해상도로 포팅해 반복되는 시간을 줄이고 설계 작업의 비용 부담을 피할 수 있다.