소니는 1/2.7 타입의 새로운 245만 유효 화소 자동차 카메라용 IMX390CQV CMOS 이미지 센서 상용화를 발표했다. 소니는 2017년 5월에 샘플 출하를 시작할 예정이다. 

이 이미지 센서는 LED 표지판과 신호등을 촬영할 때 발생하는 플리커 현상을 줄여주는 LED 플리커 억제 기능은 물론 120 dB¹⁾ 와이드 다이내믹 레인지 촬영이 가능한 HDR 기능을 갖췄다. LED 플리커 억제와 HDR 기능을 동시에 이용 가능하게 한 이미지 센서의 상품화는 업계 최초이며, 이것은 소니의 독자적인 픽셀 구조와 노출 방식에 의해 실현된 것이다. 또한 고감도 성능을 실현해 달빛과 같은 0.1 lux의 낮은 조도에서도 고화질의 영상 촬영이 가능하다. 

1) EMVA1288 규격을 준수. HDR 기능과 LED 플리커 억제 기능을 동시에 사용할 때 다이내믹 레인지는 110dB.

최근에는 LED가 교통 신호 및 표지판뿐만 아니라 헤드라이트 및 브레이크 램프와 같은 자동차 장비의 광원에도 널리 사용되고 있다. 또한 자동차용 카메라는 주간에 터널을 출입할 때와 같이 명암 차이가 큰 상황에서도 와이드 다이내믹 레인지의 고화질 영상 촬영이 요구되고 있다. 이 이미지 센서는 이러한 상황에 대응하여, LED 플리커 억제와 HDR 기능을 동시에 이용 가능하게 함으로써 운전자가 마주치는 다양한 실제 교통 환경에서 인식의 정확도를 향상시킨다. 

▲ 자동차 카메라용 IMX390CQV CMOS 이미지 센서

IMX390CQV는 올해 회계 연도 안으로 자동차용 전자 부품의 신뢰성 시험 기준인 AEC-Q100 2등급을 충족시킬 계획이다. 또한 소니는 자동차 기능 안전 규격 ISO26262을 준수하는 개발 프로세스를 도입하여, 차량용 제품을 위한 높은 수준의 설계 품질을 실현했을 뿐 아니라, ASIL C 등급의 기능 안전 요구 수준을 충족하고 있다. 자동차 부품에 요구되는 이러한 기준 및 품질 사항을 충족시킴으로써, 첨단 운전자 보조 시스템(Advanced Driver Assistance Systems)용 전방 감지 카메라와 사람이나 장애물을 차량 내 모니터로 선명하게 확인 가능하도록 해 기존 백미러를 대체할 것으로 예상되는 카메라 모니터링 시스템(Camera Monitoring Systems)용 카메라에도 사용할 수 있다.

주요 기능

LED 플리커 억제 및 HDR 기능 동시 수행
이 이미지 센서는 소니 고유의 픽셀 구조와 노출 방식으로 LED 플리커 억제 및 HDR 기능을 동시에 수행 가능한 업계 최초²⁾의 상품이다. 터널 출입구와 같이 명암차가 큰 환경에서도 밝은 부분이 날아가는 현상(Highlight Blowout)이나 어두운 부분이 뭉개져 손실됨(Shadow Detail) 없이 와이드 다이내믹 레인지로 영상 촬영이 가능할 뿐 아니라 LED 표시등과 전후방 LED 램프를 정확하게 인식 할 수 있다.

2) 2017년 4월 12일 발표 시점

LED 플리커 억제 기능
최근의 교통 환경에서는 LED를 이용한 교통 표지판이나 신호등, 자동차의 헤드라이트와 후방 램프를 정확하게 인식할 수 있는 기능이 자동차 카메라에 요구된다. 그러나 눈에 보이지 않는 속도로 깜빡이는 LED의 특성상 일반적인 CMOS 이미지 센서로 LED 조명을 촬영하면 높은 확률로 LED 특유의 플리커 현상이 일어나, 신호등이나 주변 자동차를 정확하게 인식하지 못하는 문제가 발생하게 된다. 소니의 새로운 이미지 센서는 LED의 점멸 영향을 받지 않도록, 이미지 센서의 노출 시간을 LED 점멸주기보다 길게 하여 플리커 현상을 최소화했다.

※ 참고: EN12966에 규정된 LED 광원(주파수> 90 Hz)의 LED 플리커 억제

120 dB HDR 기능
자동차 카메라는 터널을 출입하거나 야간에 도심을 주행할 때와 같이 명암차가 큰 상황에서도 화면 전체에 걸쳐 어두운 부분이 뭉개져 손실되거나 밝은 부분이 날아가지 않고 노이즈가 적은 선명한 영상을 촬영할 수 있어야 한다. 새로운 이미지 센서는 소니의 독자적인 픽셀 구조와 노출 방식으로 120 dB 와이드 다이내믹 레인지를 저노이즈로 촬영이 가능한 HDR 기능을 실현했다.

▲ LED 플리커 억제 및 HDR 기능 동시 수행(좌) vs HDR 기능만 수행(우)

고감도 1,953 mV(표준치 F5.6)
새로운 이미지 센서는 포토 다이오드에서 수신된 전자 신호를 전압 신호로 변환 할 때의 효율을 향상시킨 회로를 탑재해 200만 화소급 자동차 카메라용 이미지 센서에서 기존³⁾ 대비 최대 약 1.5 배의 고감도를 실현했다(소니 자체 조사 의거). 이를 통해 달빛과 같은 0.1 lux의 낮은 조도에서도 고화질의 컬러 영상 촬영이 가능해져 사람이나 장애물 등의 화상을 식별할 수 있게 한다. 

또한 유럽의 자동차 안전 등급 평가 기관인 EuroNCAP는 자동 브레이크의 충돌 회피의 대상으로 2018년부터 야간 보행자를 추가하기로 결정하였고, 이에 따라 향후 자동차 카메라 시장에서는 야간에도 고감도, 고화질의 촬영 능력에 대한 요구가 증가 할 것이다. 

3) 자동차 애플리케이션용 소니 CMOS 이미지 센서 IMX290과 비교 시

▲ 0.1 lux의 낮은 조도에서 이미지 비교. 0.1 lux의 조도에서 IMX390CQV(좌), 0.2 lux의 조도에서 IMX390CQV(좌)

자동차 애플리케이션에 요구되는 품질 표준 충족
소니는 올해 회계 연도에 자동차 전자 부품 신뢰성 시험 기준인 AEC-Q100 2등급 요건을 충족 할 계획이다.
· 자동차 기능 안전 규격 ISO26262을 준수하는 개발 프로세스를 도입하여 높은 수준의 설계 품질 달성
· 기능 안전 요구 수준ASIL C 등급을 충족