Hướng dẫn tối ưu để tùy chỉnh mô-đun camera

Trong thế giới hiện đại, máy ảnh kỹ thuật số trở nên rất phổ biến nhờ công nghệ mới với mức giá thấp nhất. Một trong những động lực quan trọng đằng sau sự ra đời của công nghệ mới là cảm biến hình ảnh CMOS. Mô-đun máy ảnh CMOS có chi phí sản xuất thấp hơn so với các loại khác. Với những tính năng mới được giới thiệu trong các máy ảnh hiện đại sử dụng cảm biến CMOS, việc chụp ảnh sắc nét trở nên dễ dàng hơn bao giờ hết.Nhà sản xuất mô-đun camera hàng đầuCác thiết bị hiện đại ngày nay được trang bị camera tích hợp với hiệu năng được nâng cao và tốc độ chụp ảnh nhanh hơn. Cảm biến CMOS đảm bảo đọc được thông tin từ mạch điện nhờ tính năng nhạy sáng. Kiến trúc điểm ảnh trong thời đại hiện đại cũng đã thay đổi mạnh mẽ và giúp chụp ảnh với chất lượng tuyệt vời. Cảm biến hình ảnh bán dẫn oxit kim loại bổ sung (CMOS) chuyển đổi ánh sáng thành electron, vì vậy trong các thiết bị hiện đại, mô-đun camera USB đã được giới thiệu nhờ các tính năng cao cấp của nó.

Mô-đun camera là gì?

Mô-đun camera hay mô-đun camera nhỏ gọn là một cảm biến hình ảnh cao cấp được tích hợp với bộ điều khiển điện tử, ống kính, bộ xử lý tín hiệu số và giao diện như USB hoặc CSI. Mô-đun camera được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm:

• Kiểm tra công nghiệp
• Giao thông và An ninh
• Bán lẻ & Tài chính
• Gia đình & Giải trí
• Sức khỏe & Dinh dưỡng

Với sự phát triển của công nghệ và cơ sở hạ tầng internet, tốc độ mạng đã được cải thiện đáng kể, cùng với sự ra đời của các thiết bị chụp ảnh mới, mô-đun camera đã được sử dụng rộng rãi trong điện thoại thông minh, máy tính bảng, máy tính cá nhân, robot, máy bay không người lái, thiết bị y tế, thiết bị điện tử và nhiều lĩnh vực khác. Sự bùng nổ trong công nghệ chụp ảnh đã mở đường cho sự ra đời của các cảm biến 5 Megapixel, 8 Megapixel, 13 Megapixel, 20 Megapixel, 24 Megapixel và hơn thế nữa.

Mô-đun camera bao gồm các thành phần sau:

• Cảm biến hình ảnh
• Ống kính
• Xử lý tín hiệu số
• Bộ lọc hồng ngoại
• Mạch in linh hoạt hoặc bảng mạch in
• Đầu nối

Ống kính:

Bộ phận quan trọng nhất của bất kỳ máy ảnh nào là ống kính và nó đóng vai trò quan trọng trong chất lượng ánh sáng chiếu vào cảm biến hình ảnh, từ đó quyết định chất lượng của hình ảnh đầu ra. Việc lựa chọn ống kính phù hợp cho ứng dụng của bạn là cả một khoa học, và chính xác hơn thì đó là khoa học về quang học. Có một số thông số từ góc độ quang học cần được xem xét khi lựa chọn ống kính đáp ứng yêu cầu ứng dụng, những thông số này ảnh hưởng đến việc lựa chọn ống kính, chẳng hạn như thành phần ống kính, cấu tạo của ống kính (ống kính nhựa hay thủy tinh), tiêu cự hiệu dụng, khẩu độ (F.No), góc nhìn (Field of View), độ sâu trường ảnh (Depth of Field), méo hình (Trofico TV), độ chiếu sáng tương đối (Relative Illumination), MTF, v.v.

Cảm biến hình ảnh

Cảm biến hình ảnh là một loại cảm biến phát hiện và truyền tải thông tin được sử dụng để tạo ra hình ảnh. Cảm biến là chìa khóa để...Mô-đun cameraĐể xác định chất lượng hình ảnh. Cho dù đó là camera điện thoại thông minh hay máy ảnh kỹ thuật số, cảm biến đều đóng vai trò quan trọng. Hiện nay, cảm biến CMOS phổ biến hơn và có chi phí sản xuất thấp hơn nhiều so với cảm biến CCD.

Loại cảm biến - CCD so với CMOS

Cảm biến CCD – Ưu điểm của CCD là độ nhạy cao, độ nhiễu thấp và tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu lớn. Tuy nhiên, quy trình sản xuất phức tạp, chi phí cao và tiêu thụ nhiều điện năng. Cảm biến CMOS – Ưu điểm của CMOS là tính tích hợp cao (tích hợp AADC với bộ xử lý tín hiệu, giúp giảm kích thước đáng kể), tiêu thụ điện năng thấp và chi phí thấp. Nhưng độ nhiễu tương đối lớn, độ nhạy thấp và yêu cầu cao đối với nguồn sáng.

DSP:

Các thông số tín hiệu hình ảnh kỹ thuật số cũng được tối ưu hóa nhờ một loạt các thuật toán toán học phức tạp. Quan trọng nhất, tín hiệu được truyền đến bộ nhớ hoặc có thể được truyền đến các thành phần hiển thị.

Khung cấu trúc DSP bao gồm

• Nhà cung cấp dịch vụ Internet
• Bộ mã hóa JPEG
• Bộ điều khiển thiết bị USB

Sự khác biệt giữa mô-đun camera USB và mô-đun camera cảm biến/mô-đun camera CMOS Mô-đun camera USB 2.0:

Mô-đun camera USB 2.0 tích hợp trực tiếp cụm camera và cụm thu video, sau đó kết nối với HỆ THỐNG CHỦ thông qua giao diện USB. Hiện nay, hầu hết các mô-đun camera kỹ thuật số trên thị trường camera đều dựa trên giao diện truyền dữ liệu USB 2.0 mới. Máy tính và các thiết bị di động khác được kết nối trực tiếp thông qua giao diện USB một cách đơn giản, chỉ cần cắm và sử dụng. Các mô-đun camera USB 2.0 tuân thủ chuẩn UVC này tương thích với phần mềm Windows (DirectShow) và Linux (V4L2) và không cần cài đặt trình điều khiển.

• Tiêu chuẩn USB Video Class (UVC)
• Băng thông truyền tải tối đa của USB 2.0 là 480Mbps (tức là 60MB/s).
• Đơn giản và tiết kiệm chi phí
• Cắm và sử dụng ngay
• Khả năng tương thích cao và ổn định
• Dải động cao hơn

Sau khi được phần mềm trên hệ điều hành tiêu chuẩn tương thích với chuẩn UVC xử lý, tín hiệu số sẽ được xuất ra màn hình hiển thị.

Mô-đun camera USB 3.0:

So với module camera USB 2.0, camera USB 3.0 cho phép truyền dữ liệu với tốc độ cao hơn, và USB 3.0 hoàn toàn tương thích với giao diện USB 2.0.

• Băng thông truyền tải tối đa của USB 3.0 lên đến 5.0Gbps (640MB/s)
• So sánh định nghĩa 9 chân với USB 2.0 4 chân.
• Hoàn toàn tương thích với USB 2.0
• Kết nối tốc độ siêu nhanh

Mô-đun camera CMOS (CCM)

CCM, hay còn gọi là Mô-đun Camera COM, là Mô-đun Camera Bán dẫn Oxit Kim loại Bổ sung, có thiết bị lõi hữu ích cho nhiều ứng dụng khác nhau, chẳng hạn như thiết bị camera cầm tay. So với các hệ thống camera truyền thống, CCM có nhiều tính năng hơn, bao gồm:

• Thu nhỏ
• Tiêu thụ điện năng thấp
• Hình ảnh chất lượng cao
• Chi phí thấp

Nguyên lý hoạt động của mô-đun camera USB

Hình ảnh quang học được tạo ra từ cảnh vật thông qua thấu kính (LENS) được chiếu lên bề mặt của cảm biến hình ảnh (SENSOR), sau đó được chuyển đổi thành tín hiệu điện, rồi được chuyển đổi thành tín hiệu hình ảnh số sau quá trình chuyển đổi tương tự/số (A/D). Tín hiệu này được gửi đến chip xử lý số (DSP) để xử lý, sau đó được truyền đến máy tính thông qua giao diện I/O để xử lý, và cuối cùng hình ảnh có thể được hiển thị trên màn hình (DISPLAY).

Làm thế nào để kiểm tra camera USB và mô-đun camera CMOS (CCM)? Camera USB: (Ví dụ: phần mềm Amcap)

Bước 1: Kết nối camera với cáp USB.

Bước 2: Kết nối cáp USB với máy tính hoặc điện thoại di động thông qua bộ chuyển đổi OTG.

Amcap:

Mở AMCap vàChọn mô-đun camera của bạn:

Chọn độ phân giải trong Tùy chọn >> Ghim quay video

Điều chỉnh các tính năng của máy ảnh như Độ sáng, Độ tương phản, Cân bằng trắng... trong Tùy chọn >> Bộ lọc quay video

Amcap cho phép bạn chụp ảnh và quay video.

CCM:

CCM phức tạp hơn vì giao diện là MIPI hoặc DVP và DSP được tách biệt với module. Việc sử dụng bo mạch chuyển đổi Dothinky và bo mạch con để kiểm tra là phổ biến trong sản xuất:

Bo mạch chuyển đổi Dothinkey:

Kết nối mô-đun camera với bo mạch phụ (hình 2).

Mở phần mềm kiểm thử

Thông tin chi tiết về quy trình tùy chỉnh mô-đun camera

Với hàng trăm nghìn ứng dụng mô-đun camera, các mô-đun camera OEM tiêu chuẩn không thể đáp ứng mọi yêu cầu cụ thể, do đó quá trình tùy chỉnh trở nên cần thiết và phổ biến, bao gồm việc sửa đổi phần cứng và phần mềm, như kích thước mô-đun, góc nhìn ống kính, loại lấy nét tự động/cố định và bộ lọc ống kính, nhằm thúc đẩy sự đổi mới.

Chi phí kỹ thuật không tái diễn (NRE) bao gồm toàn bộ chi phí nghiên cứu, phát triển, thiết kế để sản xuất một sản phẩm mới; điều này cũng bao gồm cả chi phí ban đầu. Quan trọng nhất, NRE là chi phí một lần có thể liên quan đến việc thiết kế, sản xuất một thiết kế hoặc thiết bị mới. Điều này cũng bao gồm các trường hợp khác nhau đối với một quy trình mới. Nếu khách hàng đồng ý với NRE, nhà cung cấp sẽ gửi bản vẽ để xác nhận sau khi nhận được thanh toán.

Luồng yêu cầu tùy chỉnh

1. Bạn có thể cung cấp bản vẽ hoặc mẫu, cũng như yêu cầu đội ngũ kỹ sư của chúng tôi lập tài liệu và phát triển chúng.
2. Giao tiếp
3. Chúng tôi sẽ trao đổi chi tiết với bạn để xác định sản phẩm bạn cần và cố gắng lựa chọn sản phẩm phù hợp nhất với nhu cầu của bạn.
4. Phát triển mẫu
5. Xác định chi tiết về mẫu thử nghiệm và thời gian giao hàng. Thường xuyên liên lạc để đảm bảo tiến độ suôn sẻ.
6. Kiểm tra mẫu
7. Thử nghiệm và kiểm tra độ bền trên ứng dụng của bạn, nhận phản hồi kết quả thử nghiệm, không cần chỉnh sửa, sản xuất hàng loạt.

Những câu hỏi bạn nên đặt ra trước khi tùy chỉnh mô-đun camera: Các yêu cầu là gì?

Mô-đun camera USBSản phẩm phải đáp ứng các yêu cầu sau. Đây là những thành phần quan trọng nhất, góp phần tạo nên độ rõ nét của ảnh và nguyên lý hoạt động tốt. Các thành phần được xác định rõ ràng bằng cách kết nối thông qua mạch tích hợp CMOS và CCD. Sản phẩm phải hoạt động theo yêu cầu của người dùng và là một lựa chọn máy ảnh thân thiện với người dùng. Nó sẽ kết nối với nhiều thiết bị khác nhau, tạo nên giải pháp hoàn hảo cho các yêu cầu kết nối USB của máy ảnh.

• Ống kính
• cảm biến
• DSP
• PCB

Bạn muốn độ phân giải bao nhiêu từ camera USB?

Độ phân giải là một thông số dùng để đo lượng dữ liệu trong ảnh bitmap, thường được biểu thị bằng dpi (dot per inch). Nói một cách đơn giản, độ phân giải của máy ảnh đề cập đến khả năng phân tích hình ảnh của máy ảnh, tức là số lượng pixel của cảm biến hình ảnh của máy ảnh. Độ phân giải cao nhất là kích thước khả năng phân giải hình ảnh cao nhất của máy ảnh, tức là số lượng pixel cao nhất trong máy ảnh. Độ phân giải của CMOS 30W pixel hiện nay là 640×480, và độ phân giải của CMOS 50W pixel là 800×600. Hai con số độ phân giải này thể hiện đơn vị số điểm theo chiều dài và chiều rộng của hình ảnh. Tỷ lệ khung hình của ảnh kỹ thuật số thường là 4:3.

Trong thực tế, nếu camera được sử dụng cho trò chuyện trực tuyến hoặc hội nghị video, độ phân giải càng cao thì băng thông mạng cần thiết càng lớn. Do đó, người tiêu dùng nên chú ý đến khía cạnh này và lựa chọn độ phân giải phù hợp với sản phẩm của mình theo nhu cầu.

Góc nhìn (FOV)?

Góc FOV (góc nhìn) đề cập đến phạm vi mà ống kính có thể bao phủ. (Vật thể sẽ không được ống kính bao phủ khi nó vượt quá góc này.) Ống kính máy ảnh có thể bao phủ một phạm vi rộng các cảnh, thường được biểu thị bằng một góc. Góc này được gọi là FOV của ống kính. Vùng mà đối tượng được ống kính bao phủ trên mặt phẳng tiêu cự để tạo thành ảnh có thể nhìn thấy được chính là trường nhìn của ống kính. FOV nên được quyết định bởi môi trường ứng dụng; góc ống kính càng lớn, trường nhìn càng rộng và ngược lại.

Kích thước camera cho ứng dụng của bạn

Các thông số chính được tính toán bằng mô-đun camera là kích thước, thông số này thay đổi nhiều nhất tùy thuộc vào các yêu cầu khác nhau.

Tùy thuộc vào kích thước và định dạng quang học. Nó có trường nhìn và tiêu cự để truy cập cùng với việc tính toán kích thước vật thể. Nó bao gồm tiêu cự sau và có một thấu kính hoàn hảo cho định dạng. Kích thước quang học của thấu kính phải phù hợp với ứng dụng của bạn và phụ thuộc vào kích thước thông thường. Đường kính thay đổi tùy theo cảm biến lớn hơn và các thiết bị có nắp đậy thấu kính. Nó phụ thuộc vào dạng hiện tượng tối góc hoặc hiện tượng mờ ở các góc của hình ảnh.

Với hàng trăm nghìn ứng dụng mô-đun camera, kích thước mô-đun là yếu tố thay đổi nhiều nhất. Các kỹ sư của chúng tôi có khả năng phát triển kích thước chính xác, phù hợp nhất với dự án cụ thể của bạn.

EAU của các sản phẩm

Giá thành sản phẩm phụ thuộc vào thông số kỹ thuật. Camera USB có EAU nhỏ không được coi là sản phẩm tùy chỉnh. Với nhu cầu liên tục và yêu cầu cá nhân hóa như ống kính, kích thước, cảm biến, mô-đun camera tùy chỉnh là lựa chọn tốt nhất của bạn.

Lựa chọn mô-đun camera phù hợp

Nhìn chung, phần lớn khách hàng sẽ tập trung vào...mô-đun camera bên phảiThật khó để biết chính xác loại ống kính nào cần sử dụng trong trường hợp này. Có rất nhiều lý thuyết đã được sử dụng để giúp mọi người lựa chọn ống kính và mô-đun máy ảnh phù hợp. Ống kính bạn chọn sẽ hoàn toàn phụ thuộc vào quy trình bạn định sử dụng. Do các giải pháp khác nhau của cảm biến và DSP, cũng như các loại ống kính khác nhau, hiệu ứng hình ảnh của mô-đun máy ảnh cũng rất khác nhau. Một số máy ảnh có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, nhưng một số chỉ có thể được sử dụng trong một số ứng dụng cụ thể để có được kết quả hình ảnh tốt nhất. Một số máy ảnh chuyên nghiệp có thể chụp ảnh trong môi trường thiếu sáng, nhưng với giá thành tương đối cao.

Tác động hiệu quả:

Nếu bạn đã lắp đặt mô-đun camera hoặc camera trong văn phòng hoặc phòng ngủ nhỏ, thì tiêu cự 2.8mm là đủ. Trong trường hợp bạn muốn lắp đặt mô-đun camera hoặc camera ở sân sau, thì chắc chắn bạn cần tiêu cự từ 4mm đến 6mm. Tiêu cự sẽ tăng lên khi không gian lớn hơn. Bạn sẽ cần tiêu cự 8mm hoặc 12mm để sử dụng trong nhà máy hoặc trên đường phố vì không gian sẽ rộng hơn nhiều.

Khi bạn muốn chọn mô-đun camera cho ánh sáng cận hồng ngoại (NIR), thì đáp ứng quang phổ của mô-đun camera sẽ chủ yếu được xác định bởi vật liệu thấu kính hoặc vật liệu cảm biến. Các cảm biến sẽ hoàn toàn dựa trên silicon và sẽ cho thấy phản ứng hiệu quả với ánh sáng NIR một cách đặc biệt. So với ánh sáng nhìn thấy hoặc 850nm, độ nhạy sẽ nhỏ hơn nhiều đối với 940nm. Mặc dù vậy, bạn vẫn có thể thu được hình ảnh rất hiệu quả. Khái niệm quan trọng nhất trong quá trình này là tạo ra đủ ánh sáng cho camera để phục vụ mục đích phát hiện. Bạn sẽ không bao giờ biết chính xác khi nào camera có thể được kích hoạt và thời điểm hoàn hảo để bắt được hình ảnh sẽ rất khác nhau. Vì vậy, vào thời điểm đó, tín hiệu sẽ được gửi đi đến một mức độ nhất định và người ta có thể chọn mô-đun camera phù hợp.

Phần kết luận

Từ những phân tích trên, module camera USB có đầy đủ chức năng và được tích hợp module zoom tự động. Module camera USB có tiêu cự cố định, bao gồm thấu kính, đế gương, mạch tích hợp cảm quang, v.v. Người dùng cần phân biệt giữa module camera USB và MIPI.

A mô-đun camera tùy chỉnhNó phù hợp hơn cho việc phát triển các ứng dụng mới. Bởi vì mô-đun camera tùy chỉnh có thể được xây dựng dựa trên các yêu cầu cụ thể. Từ xu hướng phát triển của camera, chúng ta có thể thấy: Thứ nhất, camera có độ phân giải cao hơn (13 triệu, 16 triệu), cảm biến hình ảnh chất lượng cao (CMOS), tốc độ truyền tải cao (USB2.0, USB3.0 và các giao diện nhanh khác) sẽ là xu hướng của tương lai; Thứ hai, tùy chỉnh và chuyên môn hóa (chỉ được sử dụng như một thiết bị đầu vào video chuyên nghiệp), đa chức năng (với các chức năng khác, chẳng hạn như ổ flash đi kèm, xu hướng hướng tới máy ảnh kỹ thuật số, cũng có thể hình dung rằng camera có thể có chức năng của máy quét trong tương lai), v.v.; Thứ ba, trải nghiệm người dùng là rất quan trọng, thân thiện hơn với người dùng, dễ sử dụng hơn và nhiều chức năng ứng dụng thực tế hơn là nhu cầu thực sự của khách hàng.