Applikationsnoten
OmniVision : Massenhaft Pixel - CMOS Sensoren von CIF bis 5 MegaPixel
Seit Jahren gehört die Firma OmniVision Technologies (OVT) mit Sitz im kalifornischen Sunnyvale zu den führenden Anbietern von CMOS-Camera-Sensoren. Die Firma bietet komplette Kameralösungen -„Camera-on-a-Chip“ - für eine Vielzahl hochvolumiger Applikationen an.
OmniVision's CMOS CameraChip™ Bildsensoren mit OmniPixel® oder OmniPixel2™ Technologie integrieren alle Kamerafunktionen in ein kleines „single-chip“-Gehäuse und ermöglichen den Herstellern, leistungsstarke, zuverlässige und kosteneffektive Lösungen zu entwerfen.
Die bei fast allen CameraChips™ zum Einsatz kommende OmniPixel™ oder OmniPixel2™ Technologie garantiert höchste Bildqualität aufgrund eines sehr geringen Dunkelstroms und hohen dynamischen Bereichs und sorgt deshalb gerade bei geringem Umgebungslicht für extrem gute Bilder.
Die Strukturgröße der OmniPixel2™ Technologie von nur 2,2 x 2,2 µm bedeutet eine Halbierung gegenüber der ersten OmniPixel™ Generation und repräsentiert damit industrieweit eine der kleinsten Strukturen überhaupt. Durch OmniVision´s eigene Mixed-Signal-Technologie ist es möglich, eine Vielzahl von Kamerafunktionen in einen CameraChip zu implementieren, z.B.
# Automatic white balance (AWB) : Automatischer Weißabgleich
# Correlated double sampling eliminates fixed-pattern noise (FPN) : Es verbessert das Signal-Rausch-Verhältnis der Kamera
# Automatic exposure control (AEC) : Belichtungsautomatik
# Automatic gain control (AGC) : Beim Automatic Gain Control (AGC) werden eingehende Signale auf ein bestimmtes Niveau gehoben, um die weitere Verarbeitung in einer Signalkette zu erleichtern.
# Aperture Correction or Edge Enhancement: Aperturkorrektur, Kantenkorrektur, Kantenanhebung: elektronisches Verfahren zur Korrektur - meist zur Verstärkung - der Bildkonturen (Hell-Dunkel-Übergänge)
Aperturkorrektur - veränderbares Anheben der hohen Frequenzen im Verstärker eines Bildgebers zur Verbesserung der Bildschärfe
# Color Interpolation
# Encodierung in Standard Video oder digitale Formate
Produktportfolio
OmniVision´s Produkte sind mit analogen oder digitalen Ausgangssignal verfügbar, in einer Auflösung von CIF bis MegaPixel. Alle digitalen Sensoren werden über einen seriellen Bus (SCCB), vergleichbar mit I2C, programmiert.
5.17MPixel
Flagschiff unter den digitalen Sensoren ist die Familie der 5MPixel ICs OV05610.
Der Chip verbindet eine 2592 x 1944 Bildfläche und einen on-chip 10-bit A/D Wandler mit der Fähigkeit 4 Bilder pro Sekunde (fps) bei voller Auflösung zu liefern. Im Betrieb verbrauchen die Sensoren etwa 40mA.
Applikationen -> Digitale Camcorder, Digitale Kameras
3.2MPixel
In der Klasse der QXGA-Auflösung (3MPixel) bietet OVT den OV036xx, mit einer Auflösung von 2048x1536 Pixeln bei optischen Formaten von 1/2“ bzw. 1/3“ und 7,5 bis 90 Bilder pro Sekunde. Der Stromverbrauch liegt bei ca. 40mA .
Applikationen : DSCs, Digitale Camcorder, Kamera-Handys, Spiele und WebCams
Als Ausgangsformat liefern die 3MPixel bzw. 5MPixel Sensoren „raw RGB“.
1.3 – 2MPixel
OmniVisions neueste Ankündigung ist der OV02645 Color CMOS UXGA (2.0 MegaPixel) CameraChip™ mit OmniPixel2® Technologie. Es ist der weltweit erste 1/4“ CameraChip mit Autofokus. Ein integrierter Mikrocontroller steuert direkt den externen Autofokus-Motor mittels GPIO Pins am Chip.
Im Bereich von 1.3MPixel (SXGA 1280x1024) bis 2.0Mpixel (UXGA 1600x1200) bietet OmniVision eine ganze Palette an Sensoren mit unterschiedlichen Features an. Bei optischen Formaten von 1/2“, 1/3“ bzw. 1/4“ sind bis zu 15 Bilder pro Sekunde bei voller Auflösung möglich – bei QCIF (176x144) sind es bis zu 120 Bilder pro Sekunde. Als Ausgangsformat liegen die Bilddaten wahlweise als YUV, RGB oder raw RGB vor. Im Betrieb benötigen die Sensoren zwischen 50mW und 90mW.
Unterhalb der MegaPixel-Klasse bietet OmniVision die CameraChips™ in der VGA-Auflösung (640x480) an. Die VGA-Sensoren mit der vollen Funktionalität einer „single-chip“ VGA-Kamera liefern raw RGB bzw. RGB oder YUV-Daten bei 30-60 Bilder pro Sekunde bei einem Stromverbrauch von 40mW-60mW und umfassen alle nötigen Bildbearbeitungsfunktionen wie z.B. Belichtungssteuerung, automatischer Weißabgleich oder Farbkorrektur. Sie werden mittels SCCB-Schnittstelle programmiert.
Der im winzigen 1/7-Inch-Design gehaltene OV6650 macht Bilder mit 352 x 288 Pixel (CIF). In dieser Auflösung schafft er bis zu 30 Bilder pro Sekunde, benötigt zum Betrieb 20 Milliwatt und im Stand-by-Modus 30 Mikrowatt. Er misst nur 3,42 x 3,48 Millimeter und gibt 8-Bit-Daten aus.
Analoge Bildsensoren
OmniVision’s Produktfamilie der analogen Sensoren zielt speziell auf den Automotive-, Medizin-, Sicherheits-und Überwachungsmarkt. Sie bietet ein hohes Maß an Funktionalität für solche Anwendungen, die platzsensitiv sind, mit kleinen Versorgungsspannungen und wenig Stromverbrauch arbeiten sollen und dabei qualitativ hochwertige Farb-bzw. Schwarz/Weiß-Bilder liefern sollen. Analoge Sensoren unterstützen PAL oder NTSC und können direkt an einen VCR / TV Monitor angeschlossen werden.
Die analogen Sensoren werden in 1/4“ bis 1/6“ angeboten und liefern 50 fields/sec (PAL) bzw. 60 fields/sec (NTSC).
Einsatzgebiete der CMOS-Sensoren sind u.a.
- Kamera-Handys
- Digitale Camcorder
- Digitale Kameras
- Web- / USB-Kameras
- Medizintechnik
- Automotive
- Sicherheits-und Überwachungstechnik
- Spiele
Anwendungsbeispiele:
In der Medizintechnik wird permanent nach zuverlässigen und minimal invasiven Untersuchungsmethoden geforscht. Durch die ständige Reduzierung der Chipgröße und der Kosten für CMOS-Sensoren wird es möglich, sehr kleine und einmal zu verwendende Diagnosekameras / Endoskope zu entwickeln.
Ein stetig wachsender Markt ist der Bereich der Überwachungs- und Sicherheitstechnik. Gerade die analogen Sensoren erlauben einen wenig komplexen und schnellen Schaltungsaufbau und damit eine Darstellung der Kamerabilder auf einem Monitor. Aufgrund der fortschreitenden Verbreitung digitaler Aufzeichnungsgeräte wächst jedoch der Marktanteil der digitalen Kameras auch im Sicherheits-und Überwachungsmarkt ständig an.
Weitere industrielle Anwendungen sind Zugangskontrollen oder aber auch Qualitäts- und Fertigungskontrollen.
Während vor Jahren Kameras nur in der automoblien Luxus-Klasse vorzufinden waren, drängen die CameraChips™ aufgrund von gesenkten Kosten, kleineren Abmessungen, Zuverlässigkeit und Qualität auch in den breiten Fahrzeugmarkt. Anwendungen sind hier im Bereich der Fahrer-und Mitfahrersicherheit, des Fahrkomforts und der Fahrunterstützung angesiedelt.
Für weiterführende Anwendungsmöglichkeiten im Automotive-Bereich arbeitet OmniVision an Versionen ihrer Sensoren im industriellen Temperaturbereich (-40°/+85°).
Zur schnelleren Integration und zum Testen der OVT-CMOS-CameraChips™ bietet der Hersteller Evaluationboards an. Diese bestehen aus einem Kamera-und-Linse-Board und einem USB-Interface-Board, je nach Anwendungsumgebung (PC bzw. Embedded). Passende Software für dieses Demoboard kann ebenfalls geliefert werden.
Selbstverständlich sind alle Gehäuseformen in bleifreier, RoHS-konformer Ausführung lieferbar.
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