Strumento di sviluppo per sensore ottico MT9M114 ON Semiconductor

I sensori di immagini CMOS vengono oggi utilizzati in diversi campi applicativi, da quello medicale passando per il settore della sicurezza etc. Gli imager CMOS offrono significativi vantaggi in termini di bassi consumi di potenza, bassa tensione di alimentazione e integrazione monolitica, consentendo ad esempio la fabbricazione di fotocamere digitali single-chip miniaturizzate con funzionalità aggiuntive sul chip o anche a livello di pixel aprendo opportunità completamente nuove. In questo articolo andremo a presentare la scheda di valutazione per il sensore ottico MT9M114 di ON Semiconductor, un sensore CMOS con incluse funzioni sofisticate per il miglioramento e l'elaborazione delle immagini digitali.

Introduzione

La scheda di valutazione per  MT9M114 permette di sfruttare al meglio le caratteristiche del sensore di immagini di ON Semiconductor. Questa headboard è progettata per collegarsi direttamente al sistema Demo3 (baseboard). Punti di prova e ponticelli presenti sulla scheda forniscono l'accesso ai segnali di clock, di I/O e a vari altri. In figura 1 vengono evidenziati connettori e abilitatori presenti sulla scheda.

Il cuore della scheda è rappresentato dall'MT9M114 di ON Semiconductor, un modulo contenente un sensore CMOS per immagini digitali da 1/6" e 1,26 Mp con una matrice di pixel attivi da 1296 (H) × 976 (V). Esso include funzioni sofisticate come il controllo automatico dell'esposizione, il bilanciamento automatico del bianco, il controllo del livello di nero, il contenimento dello sfarfallio e la correzione dei difetti. Progettato per operare in condizioni di scarsa illuminazione, l'MT9M114 produce immagini digitali straordinariamente chiare e nitide, rendendolo la scelta perfetta per una vasta gamma di applicazioni, inclusi telefoni cellulari, fotocamere per PC, notebook e sistemi di gioco, videosorveglianza, applicazioni medicali e industriali, etc.

Figura 1: visuali fronte/retro della scheda di sviluppo con evidenziati connettori e jumpers.

L'MT9M114 di ON Semiconductor presenta un sistema avanzato per fotocamera integrato. Questo sistema per fotocamera integra un microcontrollore (MCU), un sofisticato Processore per il Flusso di Immagini (IFP), MIPI e porte di uscita parallele (può essere utilizzata solo una porta di uscita  alla volta). Il microcontrollore gestisce tutte le funzioni del sistema fotocamera e imposta i parametri chiave di funzionamento del sensore ed ottimizza la qualità dei dati grezzi delle immagini che entrano nell'IFP. L'IFP è responsabile per ciò che riguarda l'elaborazione ed il miglioramento dell'immagine. L'intero system-on-a-chip (SOC) presenta prestazioni superiori a luminosità ridotta particolarmente adatte per le applicazioni per PC. L'MT9M114 dispone della tecnologia avanzata di ON Semiconductor per ciò che riguarda l'imaging CMOS a basso rumore raggiungendo una qualità dell'immagine quasi da CCD (basata sul rapporto segnale-rumore e sensibilità rispetto a scarsa luminosità) pur mantenendo i vantaggi intrinseci, di dimensioni e costi, dell'integrazione CMOS. L'MT9M114 può essere utilizzato nella sua modalità predefinita o programmato a seconda delle dimensioni del fotogramma, dell'esposizione, del guadagno e di altri parametri. L'uscita della modalità predefinita presenta una dimensione dell'immagine di 720p a 30 fotogrammi al secondo (fps), assumendo un clock di ingresso a 24 MHz. Emette dati a 8 bit, usando la porta di uscita parallela. Nella tabella 1 vengono riassunti le prestazioni dei principali parametri che caratterizzano il modulo MT9M114.

Tabella 1: prestazioni dei parametri chiave
Parametro Valore tipico
Formato ottico 1/6"
Pixel attivi 1296(H) x 976(V) = 1.26 Mp
Dimensione pixel 1.9 μm x 1.9 μm
Array filtro colore Bayer RGB
Otturatore Otturatore progressivo elettronico (ERS)
Intervallo clock ingresso 6 - 54 MHz
Massimo data-rate MIPI d'uscita 768 Mb/s
Massimo frame rate 30 fps a piena risoluzione

36.7 fps a 720p

75 fps VGA

120 fps QVGA

Responsività 2.24 V/Lux-sec (550 nm)
SNRmax 37 dB
Intervallo dinamico 70.8 dB
Alimentazione Digitale 1.7-1.95 V

analogica 2.5-3.1 V

I/O 1.7−1.95 V or 2.5−3.1 V

PLL 2.5−3.1 V

PHY 1.7-1.95 V

Consumo di potenza 135 mW
Intervallo temperatura operativa -30 °C ÷ 70 °C
CRA 27.7 °
AIS 2.46 mm (H) x 1.85 mm (V)

3.08 mm diagonale

Architettura dell'MT9M114

L'MT9M114 combina un sensore da 1,26 Mp con un IFP per formare una soluzione autonoma che permetta entrambe le fasi di acquisizione ed elaborazione delle immagini. Sia la sezione sensore che il blocco IFP presentano dei registri interni che possono essere controllati dall'utente. In condizioni di normale funzionamento, un microcontrollore integrato controlla autonomamente la maggior parte degli aspetti operativi. I dati dell'immagine elaborata vengono trasmessi al sistema host tramite l'interfaccia parallela o quella MIPI. La figura 2 mostra i principali blocchi funzionali dell'MT9M114. [...]

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