CMOS图像传感器芯片OV5017及其应用
豪威科技推出汽车用OV7710数码SOC影像传感器
98％ 的 占空 比和 一 个 非 常低 的 压 降 ．
故可 延 长电池供 电时问 。
¨ ℃ 3 8 5 3 采 用 耐 热 增 强 型 6 ra m ×
6 ra m QF N - 4 0 封 装 。 以 1 OOO 片 为 单 位
批量购买 ，
每
片
价
格
为3
5
．
3
美
元
。
豪威科技推 出汽车用0 V 7 7 10 数码S O C 影像传感器
所 有 N 沟 道 MOSFET 级 供 电 而 且 在 ．
输 出 电 压 为 O-8 一
时 1 3 5 V
．
．
每 相 可产 生
高达20A 的输 出电流 。 应 用 包括 数据
通 信 电信 机顶盒 基站和多功能
、
、
、
打 印机 中 的 负载 点 调 节 ． 在 这 些 应 用
中 ，
多个 电压 轨必 须在小解决方 案 尺
器 。 输 出电流检测 通 过测量 输 出电感
器 (D CR ) 上 的 压 降 或 通 过 使 用 一 个
可选 的检测 电阻 来实现 。 电流折返 在 短 路 和 过 载情 况 下 限 制 MOS F E T 的热
耗 散 。 此 外 ． LT C38 5 3 具 有 可 凋 软 启
动以控制接通 时 间 。 可选突发模式
寸和低热耗散的情况下提供大功率。
LTC3 853 可 用 在 2 + 1 配 置 中 ． 输
出级
l
和2
相位相差
180
。 。
0 P r I— L OOP
新 型 三 路 输 出 同 步 降 压 型 D C ，D C 控 制 器 L T C 3 8 5 3
一种基于FPGA技术的CMOS图像传感器测试装置[发明专利]
![一种基于FPGA技术的CMOS图像传感器测试装置[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/8873221f941ea76e59fa0474.png)
专利名称：一种基于FPGA技术的CMOS图像传感器测试装置专利类型：发明专利
发明人：张大宇,宁永成,刘迎辉,齐向昆,张海明,张红旗,蒲瑞民,刘艳秋,王贺,丛山
申请号：CN201310714296.9
申请日：20131220
公开号：CN103698682A
公开日：
20140402
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种基于FPGA技术的CMOS图像传感器测试装置，特别是一种基于
EMVA1288测试标准的性能测试平台，属于图像传感器测试技术领域。
本发明的测试装置是基于EMVA1288标准设计的，性能参数的定义和测试方法都比较严谨，易被用户接受和认可；本发明的测试装置结构简单，测试流程方便快捷；本发明的装置中加入温控箱，无需整体移动测试装置即可改变待测试的CMOS图像传感器芯片的温度，使得待测试的CMOS图像传感器的高温性能测试更加方便快捷。
申请人：中国空间技术研究院
地址：100194 北京市海淀区友谊路104号
国籍：CN
代理机构：中国航天科技专利中心
代理人：安丽
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基于OV5017和CPLD的图像采集显示系统
基于OV5017和CPLD的图像采集显示系统
赵龙宝;范天翔;陆亨立
【期刊名称】《微计算机信息》
【年(卷),期】2005(000)007
【摘要】阐述了CMOS图像传感器的一般特征,介绍了CMOS黑白图像传感芯片OV5017的性能,讨论了用CPLD进行LCD驱动设计.并使用VHDL语言设计LCD 驱动时序电路.
【总页数】2页(P104-105)
【作者】赵龙宝;范天翔;陆亨立
【作者单位】200072,上海大学;200072,上海大学;200072,上海大学
【正文语种】中文
【中图分类】TP335
【相关文献】
1.基于CMOS图像传感器OV5017的计算机并口图像采集系统 [J], 孙挺;李众立;黄玉清;罗霞
2.基于OV5017和CPLD的图像采集显示系统 [J], 赵龙宝;范天翔;陆亨立
3.基于CPLD技术的高速视频图像采集与显示系统 [J], 邹英永
4.基于CPLD技术的高速视频图像采集与显示系统 [J], 邹英永
5.基于CMOS图像传感器OV5017的图像采集系统设计 [J], 王洁; 彭刚; 周紫光因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
CMOS图像传感器
CCD图像传感器
CMOS图像传感器
互补金属氧化物半导体图像传感器 CMOS—Complementary Metal Oxide Semiconductor
CMOS图像传感器,它是一种用传统的芯片工艺方法将光敏元件、 放大器、A/D转换器、存储器、数字信号处理器和计算机接口 电路等集成在一块硅片上的图像传感器件。
c.借鉴 CCD 图像传感器的制备技术，采用相关双 取样电路技术和微透镜阵列技术
d.光敏二极管设计成针形结构或掩埋形结。 e.提高CMOS图像传感器的制作工艺
3、填充系数
CMOS 图像传感器的填充系数一般在 20%~30%之 间，而 CCD 图像传感器则高达 80%以上，这主要是 由于 CMOS 图像传感器的像素中集成了读出电路。 采用微透镜阵列结构，在整个 CMOS 有源像素传感
像素总数是指所有像素的总和，像素总数是衡量 CMOS图像传感器的主要技术指标之一。CMOS图像
传感器的总体像素中被用来进行有效的光电转换并输 出图像信号的像素为有效像素。显而易见,有效像素
总数隶属于像素总数集合。有效像素数目直接决定了 CMOS图像传感器的分辨能力。
3、动态范围
动态范围由CMOS图像传感器的信号处理能力和噪 声决定,反映了CMOS图像传感器的工作范围。参照 CCD的动态范围,其数值是输出端的信号峰值电压与 均方根噪声电压之比,通常用DB表示。
抗辐射性
CCD的光电转换，电荷的激发的量子效应易受辐射 线的影响。CMOS光电转换只由光电二极管或光栅 构成，抗辐射能力较强。
Micron(Aptina Imaging)
Aptina成像公司是CMOS成像解决方案的全球性提供商，
其不断扩大的产品组合被用于所有领先的移动电话和笔 记本电脑品牌。Aptina还提供范围广泛的产品，用于数
OV系列单芯片CMOS摄像机中文资料
电视机，视频监视器和其他75欧姆终端输入的视频设
备。OV7910 / OV7410 / OV7411视频摄像机是低功耗设
计，仅需要5V 直流供电。这两个产品非常合适于小体
感光阵列
NTSC：510*492像素
PAL：628*582像素
靶面尺寸
NTSC：4.69*3.54毫米
PAL：5.78*4.19毫米
单芯片1/3英寸
视频摄像机
全电视信号输
出：NTSC/ PAL 或
S-视频
分量电视信号
输出：RGB 或 YUV
灵敏度提升
（+18Db）/ AGC
关闭时
自动暴光控制
/ 自动增益控制/
自动白平衡
外部桢同步输
入
孔阑校正
视频会议
可视电视
视频电子邮件
PC 电脑眼 玩具 保安监视 医疗仪器 汽车尾视
VTO-P 视频峰值电平
-
2.3
2.4
-
VTO-B 视频黑电平
-
0.7
1.2
-
VSYNC 视频同步脉冲
-
0.7
0.4
-
幅度
RO 视频输出负载
75
75
单位
V V V Ohm
2. SCCB 总线 OV7910/OV7410/OV7411中的许多功能是设置寄存器都可以通过 SCCB 高
速 串行接口操作。通过将 SBB 管脚（管脚34）和 VDD 之间一个10K 电阻，即可 允许 SCCB 接口。当 SCCB 操作允许时（SBB=1），OV7910/OV7410/OV7411 图像传感器就以从设备方式工作，支持7位地址/数据和400K 位/秒的串行传输 速度。每一个字节，第一位是最高位，读写控制位是第一字节的最低位。协议
CMOS图像传感器芯片OV及其应用技术
CMOS图像传感器芯片OV5017及其应用1 CMOS图像传感器的一般特征目前，CCD（电荷耦合器件）是主要的实用化固态图像传感器件，它具有读取噪声低、动态范围大、响应灵敏度高等优点。
但CCD技术难以与主流的CMOS 技术集成于同一芯片之中。
这样，诸如定时产生、驱动放大、自动曝光控制、模数转换及信号处理等支持电路就不能与像素阵列做同一芯片上，以CCD为基础的图像传感器难以实现单片一体化，因而具有体积大、功耗高等缺点。
CMOS图像传感器是近向年发展较快的新型图像传感器，由于采用了相同的CMOS技术，因此可以将像素阵列与外围支持电路集成在同一块芯片上。
实际上，CMOS图像传感器是一个较完成的图像系统（Camera on Chip），通常包括：一个图像传感器核心、单一时钟、所有的时序逻辑、可编程功能和模数转换器。
其基本结构见图1。
与CCD相比，CMOS图像传感器将整个图像系统集成在一块芯片上，具有以下优点：（1）体积小、重量轻、功耗低；（2）编程方便、易于控制；（3）平均成本低。
2 OV5017的性能与特点2.1 OV5017的基本性能OV5017是美国OmniVision公司开发的CMOS黑白图像传感器芯片，该芯片将CMOS光感应核与外围支持电路集成在一起，具有可编程控制与视频模/数混合输出等功能，其输出的视频为黑白图像，与CCIR标准兼容。
OV5017芯片的基本参数为：(1)图像尺寸4.2mm×3.2mm，像素尺寸11μm×11μm。
(2)信噪比SNR>42dB。
(3)帧频50时，最小照度为0.5lux@f1.4；(4)帧频50时，峰值功耗小于100mW。
OV5017输出模拟视频信号，格式为逐行扫描。
OV5017内部嵌入了一个8bit的A/D，因而可以同步输出8位的数字视频流D[7…0]。
在输出数字视频流的同时，还提供像素时钟PCLK、水平参考信号HREF、垂直同步信号VSYNC，便于外部电路读取图像。
一种基于OV5017的无线图像采集系统的设计
在 全 球 无 线 市 场 畅 通 无 阻 。与 蓝 牙 不 同 的是 ， Ｒ ２ ０没 有 复 杂 ｎＦ４ 的通 信 协 议 ， 完 全 对 用 户 透 明 ， 它 同种 产 品 之 间 可 以 自 由通 信 。 更 重 要 的是 ， Ｒ ２ ０比 蓝 牙 产 品 更 便宜 。所 以 ｎ Ｆ ４ ｎ Ｆ４ Ｒ ２ ０是 业 界
目前 ，市 场 上 的有 线 图像 的采 集 以 其 相 对 于 无 线 图像 数 据 采集 低廉 的价 格 ， 市 场上 仍 占有 主 流 地 位 。但 是 ， 着 客 户 端 在 随 的要 求 和一 些 工 作 环 境 的恶 劣 ，使 得 有线 的 传 输 方 式 不 能 尽 显 其威 ， 得 不 求 助 于 一种 能跨 越 空 问 的 无线 传 输 系 统 。 文 介 绍 不 本
Ａｂ ｔａｃ ｓｒ ｔ
Ｆ ｔ ｅ ｏｒ ｈ ｐｕ ｐｏ ｅ ｆ ｘｐ ｄｉｇ ｈ ｗｉ ｅｓ ｉ ａ ｔａｎ ｍ ｉｓｏｎ ｎ ｈ ｌｗ ｅ ｃｕ ｔ ｅ ａｐｐｌ ａｔ ｎ， ｓ ｒ ｓ ｏ ｅ ａｎ ｎ ｔ ｅ ｒ ｅｌ ｓ ｍ ｇｅ ｒ ｓ ｓ ｉ ｉ ｔ ｅ ｏ ｎｄ ｓｏｍ ｒ ｉ ｉ ｔ ｐａｐ ｉｔｏ－ ｃ ｏ ｈｉ ｅｒ ｎ ｒ ｄｕ ｓ ｃｅ ｏｎ ｋｎ ｗｉ ｅ ｓ ｅ ｉｄ ｒ ｓ ｐｉ ｕ ｅ ｅｌ ｃｔｒ ｇａ ｈ ｒｎ ｓ ｓｅｍ ｂａ ｅｄ ｔ ｅ ｉｇ ｙ ｔ ｓ ｏｎ ｈ ＯＶ５ ｓ ｓ ｒＴｈｓ ｔ ｅ ０１ ７ ｅｎ ｏ ｉ ｐａｐ ｉｔｏ ｃｅ ｔｅ ｅｒ ｎｒ ｄｕ ｓ ｈ ＯＶ５０１ ｐ ｏｒ ７ ｅｄ － ｍ ａ ｃｅ ａｎｄ ｈ ｃｈ ａ ｅｒ ｔ ａｎ ｂｒ ｆ ｉｔｏ ｃｅ ｔ ｓ ｎ ｔｅ ａｒｃｔ ｉ ｉ ｓ ｃ． ｄ ｉ ｌ ｎｒ ｄｕ ｓ ｈｉ ｅｙ ｐｉｔ ｒ ｓ ｓ ｒ ｎ ｔｕ ｔ ｐ ｏ ａ ｍ ｉｇ． ｔ ｒ ｌｓ ｔａｎ ｍ ｉｓｉ ｃ ｕ ｅ ｅｎ ｏ ｉｓ ｒ ｃ ｉ ｏｎ ｒ ｇｒ ｍ ｎ Ｉ ｈｅ ｗｉｅｅ ｓ ｒ ｓ ｓ ｏｎ ｎ
ov感光芯片
ov感光芯片OV感光芯片是一种光电转化器件，它能将光信号转化为电信号。
目前市面上常见的OV感光芯片有OV5648、OV8865等型号，它们都具有高像素、高灵敏度等特点，广泛应用于数码相机、手机摄像头等领域。
OV感光芯片的工作原理是基于光敏二极管的光电效应。
当光照射到芯片上时，光能会激发器件中的载流子，形成一定的电流。
而感光芯片通过读取这个电流的大小，来确定光的强弱和颜色信息。
根据这个原理，OV感光芯片能够将光的信息转化为电信号，进而实现图像的捕捉和处理。
随着科技的不断进步和人们对图像质量要求的提高，OV感光芯片从最开始的低像素、低灵敏度发展到了如今的高像素、高灵敏度。
比如，OV5648是一款500万像素的感光芯片，具有1.4μm的像素尺寸和6400mV/Lux-s的灵敏度。
这使得它能够在低光照条件下获得更好的图像质量，满足用户对高清拍摄的需求。
OV感光芯片的高像素和高灵敏度离不开光学和电子技术的不断进步。
一方面，光学技术的进步让OV感光芯片能够实现更小的像素尺寸，增加感光面积，提高感光能力。
另一方面，电子技术的进步使得OV感光芯片能够更好地处理和传输电信号，提高图像的清晰度和稳定性。
除了高像素和高灵敏度，OV感光芯片还具有一些其他的优势。
首先，它具有较低的功耗和较高的工作效率，能够节约电力资源，延长电池使用时间。
其次，它具有较小的尺寸和较轻的重量，方便集成在各种设备中，如手机、平板电脑等。
此外，在图像的处理和传输方面，OV感光芯片还支持高动态范围(HDR)功能和视频图像稳定器(VIS)功能，提高图像的质量和稳定性。
然而，OV感光芯片也存在一些不足之处。
例如，由于其感光面积有限，当光线较弱或者场景较暗时，图像容易出现噪点和暗部细节不足的问题。
此外，由于OV感光芯片主要应用在手机摄像头领域，对于大型成像设备，如数码相机和监控摄像机等，其像素和灵敏度等性能还有待提高。
总的来说，OV感光芯片作为一种光电转化器件，具有高像素、高灵敏度等优势，被广泛应用于数码相机、手机摄像头等领域。
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CMOS图像传感器芯片OV5017及其应用
摘要:阐述了cmos图像传感器的一般特征,详细介绍了cmos黑白图像传感芯片ov5017的性能与使用特点,讨论了ov5017在图像采集中的应用.
关键词:cmos图像传感器ov5017 图像采集
1 cmos图像传感器的一般特征
目前,ccd(电荷耦合器件)是主要的实用化固态图像传感器件,它具有读取噪声低、动态范围大、响应灵敏度高等优点.但ccd技术难以与主流的cmos技术集成于同一芯片之中.这样,诸如定时产生、驱动放大、自动曝光控制、模数转换及信号处理等支持电路就不能与像素阵列做同一芯片上,以ccd为基础的图像传感器难以实现单片一体化,因而具有体积大、功耗高等缺点.
cmos图像传感器是近向年发展较快的新型图像传感器,由于采用了相同的cmos技术,因此可以将像素阵列与外围支持电路集成在同一块芯片上.实际上,cmos图像传感器是一个较完成的图像系统(camera on chip),通常包括:一个图像传感器核心、单一时钟、所有的时序逻辑、可编程功能和模数转换器.其基本结构见图1.与ccd相比,cmos图像传感器将整个图像系统集成在一块芯片上,具有以下优点:
(1)体积小、重量轻、功耗低;
(2)编程方便、易于控制;
(3)平均成本低.
2 ov5017的性能与特点
2.1 ov5017的基本性能
ov5017是美国omnivision公司开发的cmos黑白图像传感器芯片,该芯片将cmos光感应核与外围支持电路集成在一起,具有可编程控制与视频模/数混合输出等功能,其输出的视频为黑白图像,与ccir标准兼容.
ov5017芯片的基本参数为:
(1)图像尺寸4.2mm×3.2mm,像素尺寸11μm×11μm;
(2)信噪比snr>42db;
(3)帧频50时,最小照度为0.5lux@f1.4;
(4)帧频50时,峰值功耗小于100mw.
ov5017输出模拟视频信号,格式为逐行扫描.ov5017内部嵌入了一个8bit的a/d,因而可以同步输出8位的数字视频流d[7…0].在输出数字视频流的同时,还提供像素时钟pclk、水平参考信号href、垂直同步信号vsync,便于外部电路读取图像.
ov5017的像素阵列为384×288,分为16×16的子块,每个子块大小为24×18,可以在整个图像的局部开窗,输出窗口中的图像.
2.2 ov5017的编程功能
ov5017具有丰富的编程控制功能,其图像帧频、曝光时间、增益控制、gamma校正、图像开窗等均可通过对芯片内部寄存器的读写进行设置,数字视频流的输出也必须通过对寄存器读取才能实现.
芯片内部有11个8位寄存器,通过对地址线a[3..0]的设置来选择寄存器,通过读写数据线[7..0]来读取或设置寄存器.在对寄存器进行读(或写)时,应使片选csb与输出使能oeb(或定使能web)有效.
地址号10xx的寄存器为视频数据端口,它是只读的,当选中并读取它时,芯片向外输出数据视频流.
地址号0000的寄存器为状态寄存器,它是只读的,反映芯片的某些状态.
地址号0001的寄存器为帧控制寄存器,它是只写的,用于控制帧与行的同步信号.
地址号0010的寄存器为曝光控制寄存器,它是读写的,可选择自动曝光,也可选择手工曝光.曝光时间控制在1帧至1/100帧之间.
地址号0011的寄存器为增益控制寄存器,它是读写的,当手工曝光时,增益控制在0~18db 之间.
地址号0100的寄存器为帧频控制寄存器,它是读写的,帧频控制在50~0.5fps之间.
地址号0101的寄存器为杂项控制寄存器,它是读写的,负责设置gamma校正、图像象、背景光补偿、图像锐化等功能.
地址号0110与0111的寄存器为窗口控制寄存器,它们均是读写的,负责设置窗口的水平尺寸、水平位置、垂直尺寸、垂直位置,以确定图像中的一个窗口.
地址号1110与1111的寄存器保留,用于测试.
2.3 数字图像的输出
ov5017中数字视频流的输出必须通过对芯片内视频数据端口,即地址号为10xx的寄存器的读取来实现.其步骤为:
(1)设置地址总线a[3..0]为10xx;
(2)使能片选csb与输出使能oeb.
若需输出局部图像则应事先设置窗口控制寄存器.
数字视频流输出的时序如图2所示.图中,
tphd:tclk下降沿至href有效,最大25ns;
tpdd:pclk上升沿至视频数据有效,最大25ns;
vd:视频数据.
因篇幅所限,这里仅给出图像一行中4个像素输出的时序.根据图2所示时序,外部电路就可以读取芯片输出的图像数据.
3 基于ov5017的图像采集系统
基于ov5017的图像采集系统结构如图3所示.
在本系统中,ov5017作为系统的图像传感器,其内部将获取的图像采集量化,在外部逻辑的控制下输出数字图像,存入图像存储器.这里,ov5017的管脚a[3..0]与d[3..0]复用共同的外部数据线,因此加一个锁存器将它们分开.在读写ov5017的内部寄存器时,需分两个操作进行,即先选择寄存器,再读定该寄存器.同时,为避免总线冲突,tms320c31的低8位数据线与ov5017的数据之间和tms320c31的地址线与采集地址之间各加了一个总线隔离.
系统读取图像的过程为:
(1)对译码与时序发生器初始化;
(2)视需要设置ov5017的内部控制寄存器,如曝光控制、增益控制、窗口控制等;
(3)选择ov5017的视频数据端口,即寄存器10xx;
(4)tms320c31向译码与时序发生器发信号,通知开始采集图像;
(5)译码与时序发生器使能总线隔离,并根据ov5017输出的参考信号,即vsync、href与pclk,生成图像存储器的片选、写及地址信号.这样数字图像即以连续的方式存入图像存储器中;
(6)tms320c31向译码与时序发生器发信号,通知停止采集图像,ov5017则停止输出数字图像.
在图像采集过程中,tms320c31可访问除图像存储器与ov5017以外的其他存储器或端口.
该系统由于省略了a/d等器件,因而具有结构简单、体积小、功耗低等优点.同时,由于ov5017内部嵌入曝光、增益、开窗等控制电路,并且编程方便,这就提高了采集系统在功能上的灵活性.本系统适合于监控、多媒体等应用范围.。