Камера с глобальным (кадровым) затвором IMX296 C-CS 1.58 МПикс Raspberry Pi

Технические характеристики

• Модель: Raspberry Pi Global Shutter Camera
• Поддержка Raspberry Pi: все модели (для Raspberry Pi 5 и Raspberry Pi Zero требуется кабель нового формата)
• Видеосенсор, датчик изображений: Sony IMX296LQR-C
• Тип датчика: КМОП-матрица со скользящим (электронным) затвором
• Диагональ матрицы: 6.3мм (1/2.9" дюйма)
• Разрешение матрицы
• Суммарное: 1456(Г) х 1098(В), 1.6 млн. пискелей
• Активное: 1456(Г) х 1088(В), 1.58 млн. пискелей
• Рекомендованое к использованию: 1440(Г) х 1080(В), 1.56 млн. пискелей
• Размер светочувствительного пискеля: 3.45 х 3.45 мкм
• Встроенный ИК-фильтр
• Частота кадров, макс.: 60.3 кадров в секунду
• Формат данных: RAW-10
• Функции: режим считывания с датчика (вертикальный/горизонтальный - нормальный/инвентированный), режим одновременного сканирования всех пикселей, режим область интереса (ROI)
• Усиление CDS/PGA: аналоговое + цифровое
• Задний фокус лизны: 12.5~22.4мм, регулируемый
• Углы обзора: зависит от объектива
• Крепление для объективов (байонет): C-mount и CS-mount (адаптер C/CS в комплекте)
• Интерфейс: CSI-2
• Linux-интеграция: драйвер V4L2
• Подключение к RPi: плоский ленточный кабель FFC 15*1.0мм, длина 150мм
• Отверстие для штатива с внутренней резьбой: 1/4"-20
• Размер: 38 x 38 x 19.8мм
• Вес: 34г
• Выпуск камеры Raspberry Pi High Quality Camera запланирован до января 2032 года

Raspberry Pi Global Shutter Camera камера с глобальным (кадровым) затвором — специализированная 1.6-мегапиксельная камера, способная снимать быстрое движение без появления артефактов, типичных для камер со скользящим затвором. Идеально подходит для быстрой фотографии и машинного зрения, где даже небольшое количество искажений может серьезно ухудшить качество вывода. Благодаря большому размеру пикселя 3.45×3.45мкм, обеспечивающему высокую светочувствительность, камера Global Shutter может работать с коротким временем экспозиции (всего 30мкс при достаточном уровне освещения), что является преимуществом для высокоскоростной фотосъемки.

Камера оснащена 1.6-мегапиксельной матрицей Sony IMX296 и имеет тот же узел объектива с креплением C/CS, что и высококачественная камера Raspberry Pi (HQ Camera), для совместимости с таким же широким спектром объективов. Наравне с другими датчиками с глобальным затвором, IMX296 имеет более низкое разрешение, чем датчики со скользящим затвором аналогичного размера. Невысокое количество пикселей подходит для приложений машинного зрения, где изображения с высоким разрешением сложно обрабатывать в реальном времени. Более низкое разрешение камеры с глобальным затвором означает, что при соответствующем увеличении объектива изображение, подходящее для обработки с помощью модели машинного зрения, может быть получено в исходном виде.

В комплект камеры Raspberry Pi Global Shutter входит переходник для крепления C на CS, отвертка и плоский гибкий кабель FFC 15*1.0 длиной 150мм. Камера дополнительно защищена съёмной пластиковой крышкой с задней стороны. Полностью совместима с любыми компьютерами Raspberry Pi, имеющими разъём CSI-2 (для Raspberry Pi 5 и Raspbery Pi Zero требуется кабель нового формата). Рекомендуется использование объективов с величиной относительного отверстия F2.8 и более.

Упрощённый пример работы электронного (слева) и глобального (справа) затворов демонстрирует процесс формирования изображения в матрице.

Если в механизме глобального затвора считывается сразу вся матрица, то в электронном затворе изображение строится построчно, из-за чего появляются различные эффекты деформации при съёмке быстродвижущихся объектов. На фотоснимке с летящем самолётом ниже, запечатлены искажения с воздушными лопастями, вращающимися с очень высокой скоростью.

Фото с сайта DIYphotography

ИК-фильтр

Камера Raspberry Pi Global Shutter Camera имеет ИК-фильтр, который снижает чувствительность фотосенсора к инфракрасному свету. С установленным по умолчанию ИК-фильтром фотографии на открытом воздухе будут выглядеть более естественно. Однако удаление этого фильтра отразится на цвете неба, растений и воды на фотографиях с природой. На всех снимках без ИК-фильтра появится красноватый оттенок отражённых лучей в инфракрасном  спектре, невидимых человеческим глазом в обычных условиях. Кроме того, камера без ИК-фильтра может использоваться в приложении ночного видения в том месте, где есть источник инфракрасного излучения.

Обратите внимание! Процедура удаления ИК-фильтра безвозвратна! Адгезивный слой, удерживающий ИК-фильтр, разрушается в процессе его удаления. Приклеить ИК-фильтр повторно не возможно. Вдобавок, толщина плёнки ИК-фильтра крайне мала, и  может очень легко повредится при снятии. И самое важное — удаление ИК-фильтра означает автоматическое лишение гарантии на изделие.

Краткое руководство по эксплуатации

Совместимые объективы

Камера Raspberry Pi Global Shutter Camera спроектирована на использование со съёмными 6мм объективами, имеющими тип крепления CS-mount. Дополнительное кольцо-адаптер, входящее в комплектацию модуля, допускает установку 16мм объективов с резьбовым креплением C-mount. Адаптер предназначен для увеличения расстояния между центральной точкой задней линзы С-объектива и плоскостью датчика изображений на 5мм, необходимое для правильной фокусировки. Если камера хранится без объектива, на его место рекомендуется установка противопылевой крышки, защищающей фотоматрицу от возможных загрязнений.

Подробные пошаговые инструкции по установке объективов CS-mount и C-mount находятся в разделе с технической документацией.

Регулировка заднего фокуса

Механизм регулировки заднего фокуса может потребоваться в двух случаях:

1. Использование небольших и недорогих объективов с постоянным фокусным расстоянием, не имеющих собственных функций фокусировки на объекте или сцене.
2. Использование объективов с подстраиваемым или автоматическим фокусом, для изменения фокусного расстояния аналогично функции зума (приближение/отдаление снимаемой сцены или объекта).

Убедившись в том, что объектив полностью закручен в кольцо регулировки, следует ослабить блокирующий винт. Затем, поворачивая кольцо заднего фокуса по часовой или против часовой стрелке, добиться максимально возможной фокусировки линз объектива и снова затянуть винт блокировки.

Штатив

В корпусе модуля присутствует отверстие с внутренней резьбой 1/4"-20, предназначенное для установки камеры на штатив. Использование штатива в роли неподвижной точки опоры позволяет получать более чёткие фотоснимки при статичной макросъёмке, съёмке объектов архитектуры, панорамы или пейзажа. Гнездо крепления штатива расположено вблизи с гибким соединительным кабелем и требует от пользователя внимательности при монтаже опорного механизма.

Физические размеры камеры, мм

Документация

1. Руководство c примером установки 16мм объективов C-mount (англ., PDF)
2. Руководство c примером установки 6мм объективов CS-mount (англ., PDF)
3. Спецификация датчика изображения Sony IMX296 (англ., PDF)
4. Руководство пользователя официальной камерой RPi Global Shutter Camera (web-версия)
5. Описание к Python-совместимой библиотеке Picamera2 (англ.,PDF)