Wettbewerbslandschaft hinsichtlich Dynamikbereich und Leistung von Bildsensoren bei schwachem Licht

Im Zuge der digitalen Bildaufnahme sind der Dynamikumfang und die Leistung bei schlechten Lichtverhältnissen Bildsensoren sind zu den zentralen Elementen für die Qualität der Bildgebung geworden. Beide sind eng miteinander verknüpft und stellen ein technisches Gleichgewicht dar, das zu einem harten Marktwettbewerb führt.

Führende Unternehmen übernehmen das Ruder: Sony dominiert den Markt für Bildsensoren dank seiner umfassenden Technologie und Größenvorteile. Im High-End-Smartphone-Segment sind viele Geräte wie das iPhone mit Sony-Sensoren ausgestattet, die sich durch die Detailerfassung bei kontrastreichen Szenen und schlechten Lichtverhältnissen auszeichnen. Samsung nutzt seinen Vorteil in der integrierten Industriekette, erweitert den Dynamikbereich durch ein einzigartiges Pixeldesign und einen Algorithmus, optimiert Pixelgröße und -empfindlichkeit für eine bessere Leistung bei schlechten Lichtverhältnissen und konkurriert mit Sony im mittleren bis oberen Preissegment bei Mobiltelefonen und Sicherheitsüberwachungssystemen.

Neue Kräfte im Aufwind: OmniVision setzt neue Maßstäbe im Bereich kleiner, hochauflösender Sensoren, wie beispielsweise dem OV50M40. Dieser nutzt fortschrittliche HDR-Technologie, um die analoge Leistung bei schwachem Licht deutlich zu verbessern, den Dynamikbereich auszugleichen und sich in den Bereichen Smartphone- und IoT-Vision hervorzuheben. GCM konzentriert sich auf das mittlere bis untere Marktsegment mit Produkten mit hohem Preis-Leistungs-Verhältnis, die die Grundanforderungen kostensensibler Anwendungen hinsichtlich Leistung erfüllen und mit Preis- und Lokalisierungsservices Marktanteile in China und Schwellenländern gewinnen.

Revolution im Pixeldesign: Die herkömmliche Pixelkapazität schränkt den Dynamikbereich und die Leistung bei schlechten Lichtverhältnissen ein. Unternehmen verbessern die Photonenerfassung durch die Erhöhung der Pixelzahl und damit die Leistung bei schlechten Lichtverhältnissen – eine Strategie, die häufig bei professionellen Kameras angewendet wird. Gleichzeitig entstehen neue Strukturen wie rückseitig beleuchtete und gestapelte Strukturen. Diese trennen die empfindlichen und signalverarbeitenden Teile, reduzieren Interferenzen und erweitern den Dynamikbereich.

Verbesserte Algorithmusoptimierung: Signalverarbeitungsalgorithmen sind der Schlüssel zur Leistungsverbesserung. Dynamikbereich, HDR-Algorithmen wie Multi-Frame-Synthese und adaptive Belichtung kombinieren Bilder mit unterschiedlicher Belichtung und verstärken so Details in hellen und dunklen Bereichen. Für die Leistung bei schwachem Licht haben sich Rauschunterdrückungsalgorithmen von herkömmlichen Filtern zu Deep-Learning-Algorithmen weiterentwickelt. Sie entfernen Rauschen präzise und bewahren Details, wodurch die Bildschärfe verbessert wird.

Smartphones: Mobiltelefone stellen hohe Anforderungen an Dynamikumfang und Leistung bei schlechten Lichtverhältnissen. Huawei optimiert die Leistung bei schlechten Lichtverhältnissen für Nachtaufnahmen durch die Kombination von KI- und Nachtszenenalgorithmen, um hochwertige Nachtfotos aufzunehmen. Apple legt Wert auf die Gesamtbalance und sorgt für eine natürliche Bildqualität bei vollem Licht.

Sicherheitsüberwachung: In diesem Bereich wird großer Wert auf die Anpassungsfähigkeit an Szenen mit starkem Lichtkontrast gelegt, um klare Bilder zu gewährleisten. Unternehmen entwickeln Technologien mit großem Dynamikbereich in Kombination mit Infrarot-Nachtsicht, um die Überwachung bei schlechten Lichtverhältnissen zu verbessern und den zuverlässigen Betrieb von Sicherheitssystemen zu gewährleisten.

Automobilelektronik: Autokameras müssen Straßendetails bei starkem Licht klar erfassen und die Straßenbedingungen bei Nacht genau erkennen. Zangen entwickeln hochdynamische, rauscharme Sensoren, die mithilfe der Global-Shutter-Technologie die Empfindlichkeit bei schwachem Licht verbessern und präzise visuelle Daten für fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme liefern.