Im Manual verwendete Bezeichnungen für Erzeugnisse, die zugleich ein eingetra­genes Warenzeichen darstellen, wurden nicht besonders gekennzeichnet. Das Fehlen der (c) / (R) - Markierung ist demzufolge nicht gleichbedeutend mit der Tatsa­che, dass die Bezeichnung als freier Warenname gilt. Ebenso wenig kann anhand der verwendeten Bezeichnung auf eventuell vorliegende Patente oder einen Ge­brauchsmusterschutz geschlossen werden.

Die Informationen in diesem Handbuch wurden sorgfältig überprüft und können als zutreffend angenommen werden. Dennoch sei ausdrücklich darauf verwiesen, dass die Firma PHYTEC Messtechnik GmbH weder eine Garantie noch die juristi­sche Verantwortung oder irgendeine Haftung für Folgeschäden übernimmt, die auf den Gebrauch oder den Inhalt dieses Handbuches zurück­zuführen sind. Die in diesem Handbuch enthaltenen Angaben können ohne vorherige Ankündigung geändert werden. Die Firma PHYTEC Messtechnik GmbH geht damit keinerlei Verpflichtungen ein.

Ferner sei ausdrücklich darauf verwiesen, dass PHYTEC Messtechnik GmbH we­der eine Garantie noch die juristische Verantwortung oder irgendeine Haftung für Folgeschäden übernimmt, die auf falschen Gebrauch oder falschen Einsatz der Hard- bzw. Software zurückzuführen sind. Ebenso können ohne vorherige An­kündigung Layout oder Design der Hardware geändert werden. PHYTEC Messtechnik GmbH geht damit keinerlei Verpflichtungen ein.

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phyCAM-P VM-016 1/4“ 1,0 MPixel Global Shutter Kameramodul

Übersicht

Charakteristische Daten

• 1 MPixel – Sensor (1.024.000 Pixel) AR0144CS (ON Semiconductor)
• monochrom (VM-016-BW-P) oder color (VM-016-COL-P) - Variante
• parallele phyCAM-P – Schnittstelle
• Framerate: 60 fps (volle Auflösung), 66 fps (HD 720p)
• Global Shutter
• EEPROM (2 kB) on Board
• Externer Trigger und Strobe
• zusätzlicher Steckverbinder mit Trigger, Strobe
• verschiedene Objektivhalter-Optionen: ohne Halter, M12-Objektivhalter, C/CS-Mount Objektivhalter

VM-016-xxx-P (phyCAM-P, PL1500.2) Vorderseite - Rückseite

Bestelloptionen

Das Kameramodul kann mit M12 oder C/CS-Mounthalter bestellt werden. Ebenfalls eine Objektivmontage ist möglich.

Abmessungen der Halter entnehmen Sie bitte L-867Bd.A0 phyCAM Basis-Spezifikation und Design-In Guide.

weitere Modelle

PHYTEC bietet für die VM‑016 Kameramodule mit drei verschiedenen phyCAM Interfaces an:

• phyCAM‑P    - parallele Datenschnittstelle
• phyCAM‑S+ - serielle LVDS Datenschnittstelle
• phyCAM‑M  - MIPI CSI-2 Datenschnittstelle

Beschreibung

phyCAM Konzept

Die Kameramodule der phyCAM – Serien ermöglichen eine einfache und effiziente Ausstattung von Microcontrollerdesigns mit Bildverarbeitungstechnologie.

Kameramodule mit phyCAM - Interface können direkt mit dem digitalen Kamerainterface ausgewählter PHYTEC- Microcontrollermodule ver­bun­den werden. Dies ermöglicht die einfache Integration von Kamera­technologie in kompakte, projektspezifisch gestaltete Produkte. Viele BSPs (Board-Support-Packages) von PHYTEC-Microcontrollermodulen beinhalten bereits die entsprechenden Softwaretreiber für die phyCAM – Module.

Durch die offene Schnittstellendefinition können phyCAM-Module auch zusammen mit anderen Microcontrollern bzw. Hardware-Designs eingesetzt werden, die eine entsprechende Kameraschnittstelle besitzen.

Die Schnittstellen der phyCAM – Produkte sind innerhalb der jeweiligen Produktserien identisch. Dies ermöglicht es, verschiedene Kameramodule mit der gleichen Applikationsschaltung zu verbinden. Damit ist eine Skalierbarkeit während der Designphase und in zukünftigen Designvarianten möglich.

Für die Entwicklungsphase stehen Evaluierungskits zur Verfügung.

Funktionsübersicht VM-016 Kameramodule

On-Board Clockgenerierung

Der Masterclock (MCLK) für den Kamerasensor wird mit einem 27 MHz Oszillator auf dem Kameramodul erzeugt. Mit der internen PLL des Kamerasensors wird die benötigte Betriebsfrequenz des Sensors erzeugt.

Damit ist es nicht erforderlich, den Masterclock extern zu erzeugen und auf das Kameramodul zu führen. Entsprechende Pins des phyCAM-Interfaces können unbeschaltet bleiben bzw. zur besseren GND Anbindung mit der Betriebsmasse des Basisboards verbunden werden.

Weitere Informationen finden Sie im Datenblatt des Sensors.

On-Board EEPROM

Auf den Kameramodulen ist ein 2 kB EEPROM (M24C02-R oder kompatibel) bestückt. Es kann beispielsweise verwendet werden um individuelle Konfigurationen oder eine Identifikationsnummer zu speichern.

Die Adressierung des EEPROM kann durch Lötjumper individuell vorgenommen werden. Die Adressierung ist in den entsprechenden Abschnitten „I²C Adressen“ der einzelnen Interfacevarianten näher beschrieben.

Weitere Informationen finden Sie im Datenblatt des EEPROMs

Trigger / Strobe Erweiterungsstecker

Die Signale TRIGGER_IN und STROBE_OUT können für die exakte zeitliche Aufnahmesteuerung, Beleuchtungssteuerung oder das Synchronisieren mehrerer Kameras verwendet werden.

VM-016 (phyCAM-P / phyCAM-S+ / phyCAM-M) Belegung Erweiterungsstecker (X2)

Steckverbinder-Typ: JST BM03B-SRSS-TB
passende Steckergehäuse: JST SHR-03V-S

Trigger

Der Trigger-Eingang stellt folgende Funktion zur Verfügung:

• Im Slave-Modus des Sensors wird der Zeitpunkt der Bildaufnahme gesteuert. Ein High-Level am Trigger-Eingang löst eine Bildaufnahme aus.

Einzelheiten zur Triggerung finden Sie im Datenblatt des Kamerasensors.

Strobe

Der Strobe-Ausgang stellt folgende Funktion zur Verfügung:

• Während der Belichtungszeit des Bildsensors einen High-Level ausgegeben.

Einzelheiten zum Strobe-Signal finden Sie im Datenblatt des Kamerasensors.

Bildsensor AR0144

Das Kameramodul ist mit einem Bildsensor AR0144CS von ON Semicoductor bestückt. Der Sensor besitzt eine Auflösung von 1280 (H) x 800 (V) = 1,0 MPixeln bei einem Sensorformat von 1/4“.

Der Bildsensor ist mit einem Global Shutter ausgestattet und in einer monochromen Version oder mit Bayer-Pattern Farbmaske erhältlich. Aufgrund des phyCAM Konzepts stehen die Sonderfunktionen des Sensors auf fast allen Interfacevarianten zur Verfügung. Weitergehende Informationen zu den einzelnen Funktionen des Sensors können dem Datenblatt des Herstellers entnommen werden.

Spektrale Empfindlichkeit

Variable Auflösung

Der Kamerasensor der VM-016 ermöglicht – wie andere phyCAM-Module auch – die Verringerung der effektiven Bildauflösung durch verschiedene Verfahren. Dadurch lassen sich Bildausschnitt und die erzeugte Datenmenge optimal an die Anforderungen der Anwendung anpassen. Durch die Reduzierung der Auflösung kann außerdem die Bildwiederholrate erhöht werden.

Je nach gewünschter Auflösung und Anforderungen der Applikation können verschiedene Verfahren zur Reduzierung der Auflösung benutzt werden:

• windowing/cropping/ROI:
  Das Bild wird nur von einem Teilbereich des Sensors ausgelesen (Region of Interest – ROI). Pixel außerhalb dieses Feldes werden übersprungen. Dieses Verfahren verringert die effektive Größe des Bildfensters auf dem Sensor, was bei der Berechnung der Optik berücksichtigt werden muss. Der Beginn des Bildfensters kann auf dem physikalischen Sensor verschoben werden, wodurch elektronisches Schwenken möglich ist.

• binning:
  Beim Binning werden benachbarte Pixel zusammengefasst. Dadurch steigt die effektive Größe eines Pixels und die Lichtempfindlichkeit nimmt zu. Bei Farbsensoren ist zu beachten, dass nicht direkt benachbarte Pixel zusammengefasst werden, sondern die nächsten Pixel der gleichen Farbe (siehe Sensordatenblatt).

• skipping:
  Beim Auslesen werden Pixel übersprungen. Die effektive Sensorfläche wird daher bei der Reduzierung der Auflösung nicht oder nur geringer verkleinert. Dies ist ggf. bei der Berechnung der Optik oder beim Umschalten zwischen verschiedenen Modi nützlich (elektronischer Zoom).

Embedded Statistics

Zusätzlich zu den Bildinformationen können zwei weitere Zeilen ausgegeben werden mit statistischen Daten des Bilds.

Weitere Informationen finden Sie im Datenblatt des Sensors.

Lens Shading Correction

Im Sensor ist ein Algorithmus zur Korrektur der Linsenschattierung integriert.

Weitere Informationen finden Sie im Datenblatt des Sensors.

A-Law Compression

Zur Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses kann im Sensor die Quantisierung der analogen Pixelinformation mit der A-Kennlinie vorgenommen werden.

Weitere Informationen finden Sie im Datenblatt des Sensors.

Entwicklungskits

Zur Inbetriebnahme der Kamera und Unterstützung der Entwicklung sind Single-Board-Computer (SBC-Kits) für verschiedene Controller-Plattformen erhältlich. Das Sortiment an passenden Kits wird ständig erweitert. Bitte informieren Sie sich auf unserer Webseite über aktuell erhältliche Kits. Der PHYTEC-Vertrieb berät Sie gerne bei der Zusammenstellung von Kits und Komponenten.

phyCAM-P VM-016

Technische Daten

Charakteristische Merkmale

• 1 MPixel – Sensor (1.024.000 Pixel)
• monochrom (VM-016-BW-P) oder color (VM-016-COL-P)
• phyCAM-P – Schnittstelle
• Framerate: 60 fps (volle Auflösung)
• Framerate: 66 fps bei HD 720p
• Global Shutter
• Feature Pins
• zusätzlicher Steckverbinder mit Trigger, Strobe (optional)

VM-016-xxx-P (phyCAM-P, PL1500.0) (Rückseite / Vorderseite)

Spezifikation

VM-016 (phyCAM-P) Spezifikation 

Interface-Charakteristik

Datenformate

monochrom (VM-016-BW-P):

• Y8 (8 Bit Graustufenauflösung)
• Y10 (10 Bit Graustufenauflösung)
• Y12 (12 Bit Graustufenauflösung)

color (VM-016-COL-P):

• RGGB8 (8 Bit Bayer-Pattern)
• RGGB10 (10 Bit Bayer-Pattern)
• RGGB12 (12 Bit Bayer-Pattern)

I²C Adressen

VM-016 (phyCAM-P) I²C Adressen

Weitere I²C-Adressen können softwareseitig innerhalb des Kamerasensors konfiguriert werden. Details hierzu entnehmen Sie bitte dem Sensordatenblatt.

VM-016 (phyCAM-P) EEPROM I²C Adressen

Die I²C-Adressen sind hexadezimal in 8 Bit – Darstellung angegeben. In Linux wird ggf. mit 7 Bit – Darstellung gearbeitet. In diesem Fall ist der Adresswert eine Stelle nach rechts zu shiften. Die Angabe bezieht sich auf die Schreibadresse (Bit 0 = 0), die Leseadresse ist entsprechend Bit 1 = 1 um 1 erhöht.

Feature Pins

VM-016 (phyCAM-P) Feature Pins

Jumperplan

VM-016 (phyCAM-P) Jumperplan (PL1500.2)

Maßzeichnung

VM-016 (phyCAM-P) Maßzeichnung Bohrung und Sensorsperrfläche (Vorderansicht)

Bei der Wahl des Objektivhalters muss die bemaßte Sperrfläche berücksichtigt werden. Innerhalb der Sperrfläche darf der Abstand zur Platinenoberfläche 2 mm nicht unterschreiten.

VM-016 (phyCAM-P) Maßzeichung Steckerpositionen (Rückansicht)

Sonderfunktionen

Trigger

Der Trigger-Eingang stellt folgende Funktion zur Verfügung:

• Im Slave-Modus des Sensors wird der Zeitpunkt der Bildaufnahme gesteuert. Ein High-Level am Trigger-Eingang löst eine Bildaufnahme aus.

Einzelheiten zur Triggerung finden Sie im Datenblatt des Kamerasensors.

Der Triggereingang ist an Pin 1 des Erweiterungssteckers X2 vorhanden.

Zusätzlich ist der Trigger-Eingang an CAM_CTRL2 (Pin 30) des phyCAM-P Steckers verfügbar, wenn J2 auf 1+2 bestückt ist (dies ist eine Bestückungsoption).

Strobe

Der Strobe-Ausgang stellt folgende Funktion zur Verfügung:

• Während der Belichtungszeit des Bildsensors wird ein High-Level ausgegeben.

Einzelheiten zum Strobe-Signal finden Sie im Datenblatt des Kamerasensors.

Das Strobe-Signal ist an Pin 3 des Erweiterungssteckers X2 vorhanden. Außerdem ist das Strobe-Signal an CAM_CTRL1 (Pin 7) des phyCAM-P Steckers verfügbar, wenn J3 auf 1+2 bestückt und J1 unbestückt ist (dies ist eine Bestückungsoption).

Shutter

Der Kamerasensor bietet die Möglichkeit, einen externen Shutter anzusteuern. Der Ausgang steht an CAM_CTRL2 (Pin 30) zur Verfügung, wenn J2 auf 2+3 bestückt ist (dies ist eine Bestückungsoption).

Weitere Informationen finden Sie im Datenblatt des Sensors.

Output-Enable

Bevor der Pin verwendet werden kann, muss dieser gemäß Sensordatenblatt konfiguriert werden. Des Weiteren muss für diese Funktion Jumper J7 auf 2+3 bestückt werden.

Ein LOW-Pegel am Output-Enable – Eingang (CAM_OE, Pin 32 des phyCAM-P-Verbinders) versetzt die Signalleitungen CAM_DD[0...11] sowie CAM_LV, CAM_FV und CAM_PCLK in den Tri-State - Zustand.

In der Default-Bestückung ist J7 auf 1+2 bestückt, wodurch die Ausgänge unabhängig vom Logiklevel des CAM_OE –Signals immer aktiv sind.

12-Bit Dateninterface

Der Sensor besitzt ein 12 Bit breites Dateninterface, von dem in der Defaultbestückung die höherwertigen 10 Bit (DOUT[11..2]) auf den phyCAM-P Steckverbinder aufgelegt sind (CAM_DD[9...0]).

Für Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Farbtiefe kann das Kameramodul so konfiguriert werden, dass alle 12 Datenleitungen des Kamerasensors herausgeführt werden. Dazu besteht die Möglichkeit, die beiden offenen niederwertigen Bits des Sensors DOUT0 und DOUT1 auf CAM_CTRL1 und CAM_CTRL2 zu führen. Es bedarf hierzu einer entsprechenden Konfiguration der Jumper J1, J2 und J3 (siehe phyCAM-P Feature Pins).

Beachten Sie, dass in diesem Fall auch die Applikationsplatine entsprechend beschaltet werden muss.

Zuordnungen der Datenleitungen

Revisionshistorie