カメラモジュールをカスタマイズするための究極のガイドライン

現代の世界では、新しいテクノロジーを搭載し、低価格帯のデジタル カメラが非常に一般的になりました。新しいテクノロジーの導入を支える重要な推進力の 1 つは、CMOS イメージ センサーです。CMOS カメラ モジュールは、他のものと比べて製造コストが安価です。Cmos センサーを備えた最新のカメラに導入された新機能により、非常に鮮明な写真を撮影できることが際立っています。カメラモジュールのトップメーカーには、パフォーマンスが向上し、画像のキャプチャ速度が向上した組み込みカメラが搭載されています。CMOS センサーは、感光機能を備えた回路を確実に読み取ります。現代のピクセル アーキテクチャも根本的に変化し、優れた品質範囲で画像をキャプチャできるようになりました。相補型金属酸化膜半導体イメージ センサーは光を電子に変換するため、最新のデバイスでは、そのハイエンド機能として USB カメラ モジュールが導入されています。

カメラモジュールとは何ですか?

カメラ モジュールまたはコンパクト カメラ モジュールは、電子制御ユニット、レンズ、デジタル シグナル プロセッサ、および USB や CSI などのインターフェイスが統合されたハイエンドのイメージ センサーです。カメラ モジュールは、次のようなさまざまなアプリケーションで広く使用されています。

• 工業検査
• 交通とセキュリティ
• 小売と金融
• ホームエンターテイメント
• 健康と栄養

技術とインターネット設備の発展により、ネットワーク速度は大幅に向上し、新しい写真画像装置の導入も加わりました。カメラモジュールはスマートフォン、タブレット、PC、ロボット、ドローン、医療機器、電子機器などに広く使用されています。写真画像技術のブームにより、5 メガピクセル、8 メガピクセル、13 メガピクセル、20 メガピクセル、24 メガピクセルなどの導入への道が開かれました。

カメラモジュールには次のコンポーネントが含まれています。

• イメージセンサー
• レンズ
• デジタル信号処理
• 赤外線フィルター
• フレキシブルプリント基板またはプリント基板
• コネクタ

レンズ：

カメラの重要な部分はレンズであり、レンズはイメージ センサーに入射する光の品質において重要な役割を果たし、それによって出力画像の品質を決定します。用途に適したレンズを選択することは科学であり、正確に言えば光学です。アプリケーション要件を満たすレンズを選択するには、光学的な観点から考慮すべきパラメータが多数あり、レンズの選択に影響します。たとえば、レンズ構成、レンズの構造（プラスチックレンズかガラスレンズか）、有効焦点距離、F などです。 .No、視野、被写界深度、TV 歪み、相対照明、MTF など。

イメージセンサー

イメージセンサーは、画像を作成するために使用される情報を検出して伝達するセンサーです。センサーが鍵となるカメラモジュール画像の品質を判断します。スマートフォンのカメラでもデジタルカメラでも、センサーは重要な役割を果たします。現在、CMOS センサーの方が人気があり、CCD センサーよりも製造コストがはるかに安価です。

センサーの種類 - CCD と CMOS

CCD センサー – CCD の利点は、高感度、低ノイズ、および高い S/N 比です。しかし、製造プロセスは複雑で、コストと消費電力が高くなります。 CMOS センサー – CMOS の利点は、高集積 (AADC と信号プロセッサを統合することで大幅に小型化できる)、低消費電力、低コストです。ただし、ノイズは比較的大きく、感度は低く、光源に対する要件は高くなります。

DSP:

デジタル画像信号パラメータも、一連の複雑な数学的アルゴリズムを利用して最適化されます。最も重要なことは、信号がストレージに送信されるか、ディスプレイ コンポーネントに送信される可能性があることです。

DSP 構造フレームワークには以下が含まれます

• ISP
• JPEGエンコーダ
• USBデバイスコントローラー

USB カメラ モジュールとセンサー カメラ モジュール/CMOS カメラ モジュールの違いUSB 2.0 カメラ モジュール:

USB 2.0 カメラ モジュールは、カメラ ユニットとビデオ キャプチャ ユニットを直接統合し、USB インターフェイスを介してホスト システムに接続します。現在、CAMERA市場のデジタルカメラモジュールは基本的に新しいデータ伝送USB2.0インターフェースに基づいています。コンピュータやその他のモバイル デバイスは、プラグ アンド プレイだけで USB インターフェイスを介して直接接続されます。これらの UVC 準拠 USB2.0 カメラ モジュールは、Windows (DirectShow) および Linux (V4L2) ソフトウェアと互換性があり、ドライバーは必要ありません。

• USBビデオクラス(UVC)規格
• USB2.0の最大伝送帯域幅は480Mbps（つまり60MB/s）です。
• シンプルでコスト効率が高い
• プラグ＆プレイ
• 高い互換性と安定性
• より高いダイナミックレンジ

UVC規格に準拠した標準オペレーティングシステム上のソフトウェアで処理された後、デジタル信号が表示器に出力されます。

USB 3.0カメラモジュール:

USB 2.0カメラモジュールと比較して、USB 3.0カメラはより高速な伝送が可能であり、USB 3.0はUSB2.0インターフェースと完全な互換性があります。

• USB3.0の最大伝送帯域幅は最大5.0Gbps(640MB/s)です。
• USB2.0の4ピンと比較して9ピンの定義
• USB 2.0と完全互換
• スーパースピード接続

Cmosカメラモジュール(CCM)

CCM または Coms カメラ モジュールは、相補型金属酸化膜半導体カメラ モジュールとも呼ばれ、そのコア デバイスはポータブル カメラ機器などのさまざまな用途に役立ちます。従来のカメラ システムと比較すると、CCM には次のような多くの機能があります。

• 小型化
• 低消費電力
• 高画質
• 低コスト

USBカメラモジュールの動作原理

レンズ（LENS）を通してシーンによって生成された光学像はイメージセンサー（SENSOR）の表面に投影され、電気信号に変換され、A/D（アナログ/デジタル）後にデジタル画像信号に変換されます。 ） 変換。それはデジタル処理チップ (DSP) に送信されて処理され、その後 I/O インターフェイスを介してコンピューターに送信されて処理され、ディスプレイ (DISPLAY) を通して画像が表示されます。

USB カメラと CCM (CMOS カメラ モジュール) をテストする方法?USB カメラ: (Amcap ソフトウェアなど)

ステップ 1: カメラを USB カメラに接続します。

ステップ 2: OTG アダプターを介して USB ケーブルを PC または携帯電話に接続します。

アムキャップ:

AMCap を開いて、カメラモジュールを選択してください:

オプション>>ビデオキャプチャピンで解像度を選択してください

明るさ、コントラストなどのカメラの機能を調整します。ホワイトバランス..オプション>>ビデオキャプチャフィルター

Amcap を使用すると、画像とビデオをキャプチャできます。

CCM:

CCM は、インターフェースが MIPI または DVP であり、DSP がモジュールと分離されているため、より複雑です。実稼働環境では、テストに Dothinkey アダプター ボードとドーターボードを使用するのが一般的です。

Dothinkeyアダプターボード:

カメラモジュールをドーターボードに接続します（写真-2）。

テスト ソフトウェアを開きます

カメラモジュールのカスタマイズされたプロセスの洞察

数十万のカメラモジュールアプリケーションがあるため、標準のOEMカメラモジュールではそれぞれの特定の要件を満たすことができないため、モジュールの寸法、レンズの視野角、自動/固定焦点タイプなどのハードウェアとファームウェアの変更を必要とするカスタマイズプロセスが必要性と人気を伴います。レンズフィルターはイノベーションを強化します。

非反復エンジニアリングは、新製品を生産するための研究、開発、設計を完全にカバーします。これには初期費用も含まれます。最も重要なことは、NRE は、新しい設計や機器の設計、製造に関連する可能性がある 1 回限りのコストであるということです。これには、新しいプロセスの異なるものも含まれます。顧客が NRE に同意した場合、支払い後にサプライヤーは確認のために図面を送信します。

カスタマイズされた要件フロー

1. 図面やサンプルを提供したり、当社のエンジニアリング スタッフが開発したドキュメントをリクエストしたりすることができます。
2. コミュニケーション
3. お客様と詳細なコミュニケーションをとり、お客様が必要とする製品を特定し、お客様のニーズに合わせて最適な製品を設定するよう努めます。
4. サンプル開発
5. 開発サンプルの内容と納期を決定します。スムーズに進めるためにいつでもコミュニケーションをとってください。
6. サンプルテスト
7. アプリケーションでテストしてエージングし、テスト結果をフィードバックします。修正の必要がなく、大量生産できます。

カメラモジュールをカスタマイズする前に尋ねるべき質問要件は何ですか?

USBカメラモジュール以下の要件を備えている必要があります。これらは、写真の鮮明さと良好な動作原理を追加する最も重要なコンポーネントです。コンポーネントは、CMOS および CCD 集積回路を介して接続することにより明確に仕様化されています。ユーザーの要件に従って機能し、ユーザーフレンドリーなカメラオプションとして機能する必要があります。USB 接続のカメラ要件に最適なソリューションを追加する多くのものと接続します。

• レンズ
• センサー
• DSP
• プリント基板

USB カメラにどの解像度が必要ですか?

解像度はビットマップ イメージ内のデータ量を測定するために使用されるパラメータで、通常は dpi (ドット/インチ) で表されます。簡単に言えば、カメラの解像度とは、カメラが画像を分析する能力、つまりカメラのイメージセンサーのピクセル数を指します。最高解像度とは、カメラの最大ピクセル数で画像を解像度できるカメラの能力のサイズです。現在の 30W ピクセル CMOS の解像度は 640×480、50W ピクセル CMOS の解像度は 800×600 です。解像度の 2 つの数値は、画像の長さと幅のポイント数の単位を表します。デジタル画像のアスペクト比は通常 4:3 です。

実際のアプリケーションでは、カメラが Web チャットやビデオ会議に使用される場合、解像度が高くなるほど、必要なネットワーク帯域幅も大きくなります。したがって、消費者はこの点に注意を払い、ニーズに応じて自社の製品に適したピクセルを選択する必要があります。

視野角 (FOV)?

FOV 角度は、レンズがカバーできる範囲を指します。(この角度を超えると、オブジェクトはレンズで覆われなくなります。) カメラのレンズは、通常は角度によって表される幅広いシーンをカバーできます。この角度はレンズの FOV と呼ばれます。可視画像を形成するために焦点面上のレンズを通して被写体によってカバーされる領域がレンズの視野です。FOV はアプリケーション環境によって決定する必要があります。レンズ角度が大きいほど視野は広くなり、その逆も同様です。

アプリケーションのカメラの寸法

カメラモジュールで計算された主なパラメータは寸法であり、さまざまな要件によって最も変化します。

サイズと光学フォーマットによって異なります。オブジェクトの寸法計算にアクセスするための視野と焦点距離を備えています。これには後焦点距離が関係し、フォーマットに最適なレンズが含まれています。レンズの光学サイズはアプリケーションに適合する必要があり、従来のものに依存します。直径は、より大きなセンサーやレンズカバーの実装に応じて異なります。画像の隅のケラレや黒ずみの形状によって異なります。

何十万ものカメラ モジュール アプリケーションにおいて、モジュールの寸法が最も変化する要因となります。当社のエンジニアは、お客様の特定のプロジェクトに最適な正確な寸法を開発する能力を持っています。

製品の EAU

価格商品は仕様により価格が異なります。EAU が小さい USB カメラは、カスタマイズされたものとして推奨されるものではありません。レンズ、サイズ、センサーなどの絶え間ない需要とパーソナライゼーション要件では、カスタマイズされたカメラモジュールが最良の選択肢です。

適切なカメラモジュールの選択

一般に、ほとんどの顧客は次のことに集中します。適切なカメラモジュールここでどのような種類のレンズを使用する必要があるのか​​は決してわかりません。ここでは、人々が完璧なレンズを選択し、完璧なカメラモジュールを選択できるようにするために、膨大な数の理論が使用されています。どのレンズを選択するかは、使用するプロセスに完全に依存します。センサーと DSP、レンズの異なるソリューションにより、カメラ モジュールの画像効果も大きく異なります。一部のカメラはさまざまなアプリケーションで使用できますが、一部のカメラは最高のイメージング結果を得るために一部の特定のアプリケーションでのみ使用できます。一部のスターレベルのカメラは、暗い環境でも画像を撮影できますが、比較的高価です。

効果的な影響:

カメラモジュールやカメラをオフィスや小さな寝室に設置している場合、その時点では焦点距離が 2.8 mm だけで十分です。カメラモジュールまたはカメラを裏庭に設置したい場合は、4mmから6mmの焦点距離が必要であることを確認してください。空間が広くなるため、焦点距離が長くなります。8mm または 12mm の焦点距離が必要な場合は、スペースが非常に高いため、工場や街路でこれを使用できます。

NIR 光用のカメラ モジュールを選択する場合、カメラ モジュールのスペクトル応答は主にレンズ素材またはセンサー素材によって決まります。センサーは完全にシリコンベースであり、NIR光に対して非常に驚くべき方法で効果的な応答を示します。可視光または 850nm と比較すると、940nm の感度は非常に小さくなります。これでも非常に効果的に画像を取得できます。このプロセスに含まれる最も重要な概念は、検出の目的でカメラに十分な光を生成することです。カメラがいつトリガーできるか、完璧なタイミングを捉えることができるかは、まったく異なるものであるため、完全に知ることはできません。そのため、その時点で信号が特定の範囲に送信され、適切なカメラ モジュールを選択できるようになります。

結論

上記の説明から、USB カメラ モジュールには全体的な機能があり、自動ズーム モジュールが組み込まれています。USB カメラ モジュールの固定焦点には、レンズ、ミラー ベース、感光性集積回路などが含まれます。ユーザーは、USB カメラ モジュールと MIPI カメラ モジュールの違いを見つける必要があります。

A カスタマイズされたカメラモジュール新しいアプリケーションの開発により適しています。カスタマイズされたカメラモジュールは、指定された要件に基づいて構築できるためです。カメラの開発トレンドからわかること：まず、高画素（1,300万、1,600万）、高品質イメージセンサー（CMOS）、高速伝送（USB2.0、USB3.0、その他の高速インターフェース）カメラは将来のトレンドになるでしょう。第二に、カスタマイズと特化（プロのビデオ入力デバイスとしてのみ使用される）、多機能（付属のフラッシュドライブなどの他の機能を備えていること、デジタルカメラの傾向により、カメラにスキャナーの機能を持たせることも考えられます）第三に、ユーザーエクスペリエンスが非常に重要であり、よりユーザーフレンドリーで使いやすく、より実用的なアプリケーション機能が顧客の真のニーズです。