車用sensor的SNR是一條非單調的曲線,汽車應用環(huán)境會讓問題變得更復雜。sensor是一個模擬器件,在ADC之前,信號和噪聲數(shù)據(jù)是以電荷的形式存儲的,sensor的暗電流也會累積電荷,其產生速度大致上與曝光時長成正比,與溫度呈指數(shù)關系。所以我們還必須考慮溫度,曝光時長以及模擬增益對暗態(tài)噪聲的影響。SNR同時是溫度,曝光時間和模擬增益的函數(shù),它的曲線已經(jīng)變成多維的曲線簇了。
以溫度影響為例,圖5是SNR=10時需要的Exposure值隨sensor內部溫度升高的變化趨勢,我們可以看到,不同sensor對溫漂的敏感度是不一樣的,這兩個sensor的SNR曝光值在60°C時發(fā)生交叉,意味著在室溫25℃和高溫80℃分別評估時,得出的SNR結論截然相反。
圖5 晶圓內部溫度影響
按照車用攝像頭有效使用生命周期的溫度分布,超過88%的生命周期內,sensor內部的節(jié)溫超過40℃,超過80%時間內節(jié)溫超過60℃,超過65%時間內節(jié)溫超過80℃。
溫漂影響會導致SNR曲線發(fā)生進一步變化。如圖6紅色虛線示意,當溫度升高后,SNR曲線在低照區(qū)域和高亮局部區(qū)域會繼續(xù)下跌。圖片
圖6 溫度對HDR SNR影響
目前業(yè)內對車用圖像傳感器SNR的評估,常采用歐洲機器視覺協(xié)會的EMVA1288標準來測試。EMVA1288標準中的信噪比SNR,是基于傳統(tǒng)單調的線性sensor模型來定義的,對于車用寬動態(tài)圖像傳感器 SNR特性的描述并不完善。電氣與電子工程師協(xié)會IEEE正在為汽車影像定義新的質量測試標準P2020,作為工作組成員之一,安森美公司承擔了IEEE P2020標準中圖像噪聲標準的起草工作,其中就包括了SNR參數(shù)。
最后總結一下,車用CMOS圖像傳感器的信噪比SNR是一個關鍵的圖像質量指標,它具有非單調特性,受到汽車應用環(huán)境的多因素影響,對SNR的評估是一個多維的綜合評判工作,客觀全面的SNR評價才能真實描述sensor的性能,正確指導車用成像產品的開發(fā)工作。