OV2640 データシート一部和訳

OV2640 データシートを一部独自和訳してみた

OmniVision社のイメージセンサ OV2640 のデータシートを独自にGoogle翻訳を利用して和訳してみました。
まだほんの一部分です。
正直言ってテキトーです。

OmniVision社ではOV2640は生産終了しているっぽく、英語版原本データシートはネット上を探せば見つかると思います。

今後気付いた点は追加していきたいと思っています。

因みに、表や図は載せていませんので、データシートを合わせて参照してください。

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一般説明

OV2640 CameraChipイメージセンサーは、小さなフットプリントパッケージでシングルチップUXGA(1632×1232)カメラとイメージプロセッサの全機能を提供する低電圧CMOSデバイスです。 OV2640は、シリアルカメラ制御バス(SCCB)インターフェースを介して制御される、フルフレーム、サブサンプリング、スケーリング、またはウィンドウ形式の8ビット/ 10ビット画像を幅広いフォーマットで提供します。

この製品には、UXGA解像度で最大15フレーム/秒(fps)で動作できる画像アレイがあり、画質、フォーマット、および出力データ転送を完全にユーザーが制御できます。露出制御、ガンマ、ホワイトバランス、彩度、色相制御、ホワイトピクセルキャンセリング、ノイズキャンセリングなど、必要なすべての画像処理機能も、SCCBインターフェースを介してプログラム可能です。 OV2640には、処理能力を向上させるための圧縮エンジンも含まれています。さらに、OmniVision CameraChipセンサーは、独自のセンサーテクノロジーを使用して、固定パターンノイズ、スミアリングなどの画像汚染の一般的な照明/電気源を削減または排除することで画質を改善し、クリーンで完全に安定したカラー画像を生成します。

機能説明

図2に、OV2640イメージセンサーの機能ブロック図を示します。 OV2640には以下が含まれます。

・Image Sensor Array (1632×1232 total image array)
・Analog Signal Processor
・10-Bit A/D Converters
・Digital Signal Processor (DSP)
・Output Formatter
・Compression Engine
・Microcontroller
・SCCB Interface
・Digital Video Port

Image Sensor Array

OV2640センサは、1632列×1232行(2,010,624ピクセル)の画像アレイを有する。 図3は、イメージセンサアレイの断面図を示す。

カラーフィルタは、ベイヤー配列で配置されている。 原色BG / GRアレイは線交互に配置されている。 2,010,624ピクセルのうち、1,991,040(1632×1220)がアクティブです。 他のピクセルは黒レベルのキャリブレーションと補間に使用されます。

センサアレイの設計は、ライン毎の転送を用いた電界積分読み出しシステムと、同期ピクセル読み出し方式を用いた電子シャッターとに基づいている。

Analog Amplifier

列サンプル/ホールド回路が1行の画素をサンプリングしたとき、画素データは1つずつアナログ増幅器にシフトアウトする。

Gain Control

アンプの利得は、ユーザーがプログラムすることも、内部の自動利得制御回路(AGC)によって制御することもできます。    

10-bit A/D Converters

アナログアンプの後、ベイヤーパターンのRaw信号は、2つの10ビットA/Dコンバーターに供給されます。1つはGチャンネル用で、もう1つはBRチャンネルで共有されます。 これらのA/Dコンバータは最大20MHzの速度で動作し、ピクセルレートと完全に同期しています(実際の変換レートはフレームレートに関係しています)。

Cannel Balance

増幅された信号は、次にチャンネルバランスブロックでバランスされます。 このブロックでは、赤/青チャンネルのゲインを増減して、緑チャンネルの輝度レベルに合わせます。 

Balance Control

チャンネルバランスは、ユーザーが手動で、または内部の自動ホワイトバランス(AWB)コントローラーで行うことができます。

Black Level Compensation(黒レベル補正)

画素データがデジタル化された後、データが出力される前に黒レベル較正を適用することができる。 黒レベルキャリブレーションブロックは、オプティカルブラックピクセルの平均信号レベルを減算して、ピクセル出力の暗電流を補正します。 ユーザーは黒レベルキャリブレーションを無効にできます。

Windowing

OV2640では、アプリケーションの要求に応じて、ユーザーはウィンドウサイズまたは関心領域(ROI)を定義できます。 

ウィンドウサイズの設定(ピクセル単位)は、2×4 pixel から1632×1220 pixel(UXGA)まで、又は、2×2 pixel から818×610(SVGA)まで、および408 x 304(CIF)の範囲で、1632 x 1220境界内のどこでも構いません。 

ウィンドウサイズやウィンドウ位置を変更しても、フレームレートやピクセルレートは変わりません。

ウィンドウ制御は、プログラムされた水平および垂直ROIと一致するようにHREF信号のアサーションをただ単に変更するだけである。 

デフォルトのウィンドウサイズは1600 x 1200です。 

詳細については、図4およびレジスタHREFST、HREFEND、REG32、VSTRT、VEND、およびCOM1を参照してください。

Zooming and Panning Mode

OV2640はズーミングとパンモードを提供します。 ユーザーはSVGA / CIFモードのタイミングでこのモードを選択できます。 関連するズーム率は、SVGAでは2:1、CIFでは4:1です。 レジスタZOOMS [7:0](0x49)とCOM19 [1; 0](0x48)は垂直線の始点を定義します。 水平方向の開始点は、レジスタARCOM2 [2](0x34)で定義されます。

Sub-sampling Mode

OV2640は、解像度と最大フレームレートが異なる2つのサブサンプリングモードをサポートしています。 これらのモードについては、次のセクションで説明します。

SVGA mode

OV2640は、高解像度の画像キャプチャが不要なアプリケーション向けに、800 x 600(SVGA)サイズの画像を出力するようにプログラムできます。 このモードでは、図5に示すように、水平と垂直の両方のピクセルが4:2のアスペクト比でサブサンプリングされます。

CIF Mode

OV2640は、より高いフレームレートで動作し、400 x 296サイズの画像を出力することもできます。 図6は、CIFモードの水平方向および垂直方向のサブサンプリング図を示しています。

Timing Generator and Control Logic(タイミングジェネレーターと制御ロジック)

一般に、タイミングジェネレーターは以下を制御します。

・Frame Exposure Mode Timing
・Frame Rate Adust
・Frame Rate Timing

Frame Exposure Mode Timing(フレーム露出モードのタイミング)

OV2640はフレーム露光モードをサポートしています。 典型的には、フレーム露光モードは外部シャッターの助けを借りて作動しなければならない。 

フレーム露光ピンFREX(ピンB2)はフレーム露光モードイネーブルピンで、EXPST_Bピン(ピンA2)はセンサーの露光開始トリガとして機能します。 外部マスターデバイスがFREXピンをHにアサートすると、センサーアレイはすぐにプリチャージされ、EXPST_BピンがLになるまでリセットモードに留まります(センサー露出時間は、EXPST_BがLになってから閉じるまでの期間として定義できます)。 FREXピンがLに引き下げられた後、ビデオデータストリームはラインごとに出力ポートにクロックされます。 1フレームのデータ出力が完了すると、OV2640はシングルフレーム転送モードでない限り、連続ライブビデオデータを出力します。 図16と図17に詳細なタイミングを、表11にこのモードのタイミング仕様を示します。

Frame Rate Adjust

OV2640には、フレームレート調整のための3つの方法があります。

 

●クロックプリスケーラー:(22ページの「CLKRC」を参照)

システムクロック分周比とPLLを変更することにより、フレームレートとピクセルレートが一緒に変更されます。

この方法は、フレーム/ピクセルレートを入力クロックレートの1/2、1/3、1/4 … 1/64で除算するために使用できます。

●ライン調整:(24ページの「REG2A」および24ページの「FRARL」を参照)

各ライン(HREFとピクセルデータ出力の間)にダミーピクセルタイミングを追加することにより、ピクセルレートをそのままにしてフレームレートを変更できます。

●垂直同期調整:

ダミー同期期間を垂直同期期間に追加することにより(24ページの「ADDVSL」および25ページの「ADDVSH」または25ページの「FLL」および25ページの「FLH」を参照)、フレームレートを変更できます。 ピクセルレートは変わりません。

Frame Rate Timing

デフォルトのフレームタイミングを図13、図14、および図15に示します。異なるフレームレートでの実際のピクセルレートについては、表1を参照してください。

Digital Signal Processor (DSP)

このブロックは、RawデータからRGBへの補間および一部の画質制御を制御します。

  • エッジ強調(2次元ハイパスフィルター)
  • カラースペースコンバータ(生データをRGBまたはYUV / YCbCrに変更できます)
  • カラークロストークを解消するためのRGBマトリックス。
  • 色相と彩度の調整
  • プログラム可能なガンマコントロール
  • 10ビットデータ転送から8ビット転送
  • 白画素キャンセル
  • ノイズ除去

Output Formatter

このブロックは、画像を送信する前に必要なすべての出力とデータのフォーマットを制御します。

Scaling Image Output

OV2640は、画像サイズをCIFから40×30に縮小できます。 SCCBレジスタを使用することにより、ユーザーは目的の画像サイズを出力できます。 特定の画像サイズでは、HREFは1フレーム内で一致していません。

Microcontroller

OV2640には、512バイトのデータメモリと4KBのプログラムメモリを備えた8ビットマイクロコントローラが組み込まれています。 システムを制御するためにホストからプロトコルコマンドをデコードする柔軟性と、画質を微調整する機能を提供します。

SCCB インターフェース

シリアルカメラ制御バス(SCCB)インターフェイスは、CAMERA_CHIPセンサーの動作を制御します。 シリアル制御ポートの詳細な使用方法については、OmniVision Technologies Serial Camera Control Bus (SCCB) Specification を参照してください。

Strobe Mode

OV2640にはストロボモードがあり、外部フラッシュとLEDを使用できます。

RESET

OV2640はRESETBピン(ピンC6)を備えており、このピンはL(GND)に引き下げられるとハードウェア全体を強制的にリセットします。

ハードウェアリセットが発生すると、OV2640はすべてのレジスタをクリアしてそれらをデフォルト値にリセットします。

SCCBインタフェースを介してリセットを開始することもできます。

Power Down Mode

OV240をパワーダウンモードにするには、ハードウェアパワーダウンとSCCBソフトウェアパワーダウンという2つの方法があります。

ハードウェアのパワーダウンを開始するには、PWDNピン(ピンB6)をハイに接続する必要があります。 これが発生すると、OV2640の内部デバイスクロックが停止され、すべての内部カウンタがリセットされます。

SCCBインタフェースを介してソフトウェアによるパワーダウンを実行しても、内部回路の動作は中断されますが、デバイスのクロックは停止されません。 すべてのレジスタの内容はスタンバイモードに維持されます。

Digital Video Port

MSB/LSB Swap

OV2640には10ビットのデジタルビデオポートがあります。 MSBとLSBは、制御レジスタで交換できます。 図8は、外部デバイスとの接続の例を示しています。

Line/Pixel Timing

OV2640デジタルビデオポートは、マスターモードまたはスレーブモードで動作するようにプログラムできます。

マスターモードとスレーブモードの両方で、ピクセルデータ出力はPCLK(ポートがスレーブの場合はMCLK)、HREF、およびVSYNCと同期します。 有効なデータのデフォルトPCLKエッジはネガティブエッジですが、ポジティブエッジにレジスタCOM10 [4]を使用してプログラムできます。 基本的なライン/ピクセル出力タイミングとピクセルタイミングの仕様を図12と表10に示します。

また、レジスタCOM10 [5]を使用すると、HREF信号で定義されたアクティブビデオ期間によってPCLK出力をゲートできます。 詳細については、図9を参照してください。

表10に示す仕様は、DVDD = + 1.2V、DOVDD = + 2.8V、Ta = 25℃、15 fpsで動作するセンサー、外部負荷= 20pFに適用されます。

Pixel Output Pattern

表2は、OV2640からの出力データの順序を示しています。 最初のHREFに続くVSYNCの後のデータ出力シーケンスは、B、G、B、Gです。2番目のHREFの後、出力はG、R、G、Rなどになります。OV2640がSVGA解像度データを出力するようにプログラムされている場合 垂直方向のサブサンプリングが発生します。 1行目の出力のデフォルトの出力順序は、B、G、B、Gになります。2行目の出力は、G、R、G、Rになります。

Resister Set

表12と表13に、OV2640に含まれるデバイス制御レジスタの一覧と説明を示します。
すべてのレジスタ有効化/無効化ビットでは、Enable = 1およびDisable = 0です。
デバイススレーブアドレスは、書き込み用に60、読み取り用に61です。
レジスタバンクには2つの異なるセットがあります。
レジスタ0xFFは、どのセットがアクセス可能かを制御します。
レジスタ0xFF = 00のとき、table12が有効になります。

PWDN ピン

内部プルアップ/プルダウン抵抗はありません。
このピンを使用しない場合は、外付けプルダウン抵抗を使ってDGNDに接続してください。

難解な省略用語の独自解釈

間違えている可能性大です。ご了承ください。

BPC

たぶん、Bad Pixel Corrections.か、または Black Point Corrections.
または、BreakPoint Control Register

WPC

たぶん、White Pixel Canceling

AEC

Automatic Exposure Control

AGC

Automatic Gain Control

AWB

Automatic White Balance

ABF

Automatic Band Filter

ABLC

Automatic Black-Level Calibration

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