導入
A カメラモジュールセンサーとレンズを組み合わせたものではありません。最高の画質、最低の遅延、信頼性の高い操作を実現するには、センサーの選択からインターフェイスやファームウェアに至るまで、イメージング パイプライン全体を検討する必要があります。標準を使用するかどうかHDカメラモジュールまたはカスタムOEMカメラモジュール、実証済みの方法がありますカメラモジュールのパフォーマンスを最適化するコストや複雑さを増やすことなく。この記事では、機能を最大限に活用するための実践的な手順を説明します。CMOSカメラモジュール.
「パフォーマンス」とは何を意味しますか？
パフォーマンスはさまざまな意味を持ちます。
高解像度 (検査用に鮮明な細部)
低照度感度 (暗闇でも鮮明な画像)
低遅延 (ロボットのリアルタイム応答)
一貫した色（医療用に正確）
低電力 (バッテリ寿命が長い)
開始する前に、プロジェクトにとって何が最も重要かを決めてください。
1. 適切な CMOS カメラ モジュールを選択する
センサーは基礎です。あCMOSカメラモジュール古い CCD よりも電力効率が高く、高速です。最適化するには:
右側のセンサーを選択してくださいピクセルサイズ– ピクセルが大きいほど (2.0 µm 以上)、低照度でのパフォーマンスが向上します。ピクセルが小さいほど、解像度が高くなります。
薄暗いシーンでは、BSI (裏面照射型)センサー – より多くの光を取り込みます。
移動オブジェクトの場合は、グローバルシャッターモーションブラーを避けるため。
アンOEMカメラモジュール汎用部品ではなく、ニーズに合った正確なセンサーを選択できます。
2. レンズをセンサーに合わせる
レンズはセンサーの詳細を解決する必要があります。高解像度センサーと安価なプラスチックレンズでは決して鮮明ではありません。改善するにはカメラモジュールの性能:
使用ガラスまたはハイブリッドレンズ良好な光学品質。
十分に低い値を選択してくださいFナンバー(f/1.8 – f/2.4) を照明に使用します。
選ぶ固定焦点作動距離がわかっている場合、電力とスペースを節約できます。使用オートフォーカス距離が異なる場合のみ。
のためにHDカメラモジュール(1080p)、通常はまともな多要素ガラスレンズで十分です。
3. 画像信号プロセッサ (ISP) を調整する
ISP の設定が間違っていると、最高のセンサーでも画質が低下する可能性があります。にパフォーマンスを最適化する:
調整するノイズリダクション– 多すぎると細部がぼやけます。穀物の葉が少なすぎる。
セット研ぐハローなしでエッジを強調するレベルまで。
校正するホワイトバランス一般的な光源 (LED、昼光など) に対応します。混合照明にはオート ホワイト バランス (AWB) を使用します。
有効にするワイドダイナミックレンジ（WDR）シーンに明るい領域と暗い領域の両方がある場合。
多くのCMOSカメラモジュールセンサーには ISP ブロックが組み込まれています。完全に制御するには、raw 出力モジュールを使用し、ホスト上で画像を処理します。
4. 適切なインターフェースを選択する
インターフェイスは、遅延、電力、ケーブル長に影響します。にカメラモジュールのパフォーマンスを最適化する:
組み込みシステムの場合は、次を使用します。MIPI CSI‑2– 低遅延、低電力、直接接続。
PC に接続されたデバイスの場合、USB(UVC) は便利ですが、数ミリ秒が追加されます。
For long distances (>5 m)、イーサネット (GigE) またはアクティブな USB エクステンダーを使用します。
アンOEMカメラモジュールアーキテクチャに適したインターフェイスで構築できます。
5. レイテンシーの削減
リアルタイム アプリケーション (ロボット工学、内視鏡検査) には、低遅延が必要です。それを達成するには:
を使用してくださいグローバルシャッターセンサーを使用してローリングシャッター遅延を除去します。
ホストが処理できる場合は、不必要な ISP ステップ (たとえば、強力なノイズ低減) をスキップします。
選ぶMIPIUSB 経由で接続し、ワイヤレス リンクを避けます (Wi-Fi では 20 ～ 100 ミリ秒が追加されます)。
6. 電力消費の管理
バッテリー駆動のデバイスの場合、電力の最適化が重要です。テクニックには次のようなものがあります。
使用スタンバイモード– センサーと ISP は描画する必要があります<1 mA when idle.
下げますフレームレートフルスピードが必要ない場合 (監視カメラの場合は 5 fps など)。
使用関心領域 (ROI)– センサーのごく一部のみを読み取り、データと電力を節約します。
のためにHDカメラモジュール1080p での目標<200 mW active power.
7. 実際の条件下でのテスト
どれだけの理論が現実世界のテストに取って代わることはありません。実際の照明で解像度ターゲットとカラー チェッカーを使用します。チェック：
画像全体のシャープさ。
基準に対する色の精度。
被写界深度 – 作動距離はカバーされていますか?
8. 経験豊富な OEM カメラ モジュール メーカーと協力する
既製のモジュールは妥協です。本当にカメラモジュールのパフォーマンスを最適化する特定の用途に合わせて、OEMカメラモジュール。熟練した製造業者は次のことができます。
正確な作動距離と視野に合わせてレンズをカスタマイズします。
ISP 設定 (ノイズ リダクション、鮮明化、ホワイト バランス) を調整し、ファームウェアでロックします。
シグナルインテグリティと低消費電力を実現するために PCB レイアウトを最適化します。
テストレポートとサポートを提供します。
シンシアでは、OEMカメラモジュール医療、産業、消費者向けアプリケーションの設計。当社のエンジニアがお客様の適切な選択をお手伝いしますCMOSカメラモジュール、光学系を設計し、ISP を微調整します。
まとめ
にカメラモジュールのパフォーマンスを最適化する、右から始めますCMOSカメラモジュール(ピクセルサイズ、シャッタータイプ)。センサーの詳細を解像するレンズと組み合わせてください。 ISP を調整します (ノイズ リダクション、鮮明化、ホワイト バランス、WDR)。インターフェイスを選択します (低遅延の場合は MIPI、利便性の場合は USB)。グローバルシャッターを使用し、不要な処理を回避することでレイテンシーを短縮します。スタンバイ モードと ROI を使用して電力を管理します。次に、実際の条件下でテストします。最良の結果を得るには、OEMカメラモジュールあなたのアプリケーションに合わせてすべてをカスタマイズするメーカー。必要かどうかHDカメラモジュール一般的な使用または特殊なタスク用の高性能モジュールには、これらの原則が適用されます。
