Raspberry Pi High Quality Camera CS 12.3МПикс IMX477

Официальная камера Raspberry Pi High Quality Camera CS 12.3MПикс IMX477

Теперь уже третья ревизия официальной камеры Raspberry Pi, увидевшая свет в 2020 году — смелый и очевидный шаг британской компании Raspberry Pi Foundation, направленный на расширение аудитории пользователей собственной вычислительной платформы, ранее не знакомых в силу самых разных причин с конструированием электронных устройств и параллельно увлечённых любительской или профессиональной фото- и видеосъёмкой. В поддержку своих поклонников, занимающихся не только проектированием оптических систем видеонаблюдения, распознавания образов и машинного зрения, Raspberry Pi предоставляет великолепный шанс приобщиться к созерцанию за окружающей средой и погрузиться в увлекательный мир цифровой фотографии с помощью обновлённого модуля с камерой High Quality Camera CS.

Интегрированный чип фотоматрицы Sony IMX477 производится с применением передовой технологии обратной засветки (back-illumination) и массивом цветных светофильтров, способствующих ощутимому повышению качества изображения даже при слабом освещении. Графическое разрешение светочувствительной области матрицы IMX477 максимально приближено к полноценному 4К, снимки получаются достаточно высокой чёткости. Опытные примеры того, что из камеры и платы Raspberry Pi Zero W можно запросто собрать переносной фотоаппарат, указывают на её поистине бескрайний потенциал. И наличие резьбового отверстия для установки корпуса камеры на штатив — прямое тому подтверждение. Избавляясь от ограничений двух предшествующих моделей, дизайнеры оригинального модуля Raspberry Pi High Quality Camera отказались от штатного набора линз, подготовив его к использованию со сменными объективами множества сторонних известных производителей. Оптические характеристики индивидуально разрабатываемых устройств отныне целиком и полностью зависят от самостоятельного выбора пользователя.

Технические характеристики

• Модель: Raspberry Pi High Quality Camera CS
• Поддержка Raspberry Pi: все модели (для Raspberry Pi 5 и Raspberry Pi Zero требуется другой кабель)
• Видеосенсор, датчик изображений: Sony IMX477
• Тип датчика: многослойная КМОП-матрица с обратной засветкой
• Диагональ матрицы: 7.857мм (1/2.3 дюйма)
• Разрешение матрицы
• Суммарное: 4072(Г) х 3176(В), 12.93 млн. точек
• Эффективное: 4072(Г) х 3064(В), 12.47 млн. точек
• Активное: 4056(Г) х 3040(В), 12.33 млн. точек
• Размер светочувствительной точки: 1.55 х 1.55 мкм
• Встроенный ИК-фильтр
• Диапазон положений объектива: 12.5 - 22.4мм
• Захват видео: 1520p, 1080p, 720p, 480p
• Формат данных: RAW 12-/10-/8-разрядный, COMP8
• Углы обзора: зависят 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/FPC 15*1.0мм, длина 200мм
• Отверстие для штатива с внутренней резьбой: 1/4"-20
• Размер: 38 x 38 x 18.6мм
• Вес: 10г
• Выпуск камеры Raspberry Pi High Quality Camera запланирован до января 2030 года

Компоненты модуля камеры Raspberry Pi High Quality Camera CS

Удаление ИК-фильтра

Камера Raspberry Pi High Quality 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 составляет 1.1м, она очень легко может повредится при снятии. И самое важное — удаление ИК-фильтра означает автоматическое лишение гарантии на изделие.

Краткое руководство по эксплуатации

Совместимые объективы

Камера Raspberry Pi High Quality CS 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.

Подключение камеры High Quality Camera CS к компьютеру Raspberry Pi

Модуль фотоматрицы Sony IMX477 работает со всеми моделями Raspberry Pi, оснащёнными последовательным интерфейсом внешней камеры MIPI CSI-2. Любые действия, связанные с подключением гибкого кабеля к платам камеры или компьютера Raspberry Pi, должны выполнятся с осторожностью и только в обесточенном состоянии. Разъём CSI открывается поднятием удерживающей защёлки вверх с небольшим боковым отклонением в конце. Контакты ленточного шлейфа должны располагаться в сторону от фиксатора и вставляются в разъём до упора, после чего защёлка возвращается обратно.

Управление камерой в ОС Raspbian до версии Buster (включительно)

Приступить к работе с камерой можно сразу же после её активации в системных настройках Raspberry Pi, вызванных командой

pi@raspberrypi:~ $ sudo raspi-config

с последующим перемещением по пунктам меню "5 Interfacing Options" -> "P1 Camera" и согласием на предложение о включении аппаратного интерфейса камеры и перезапуска Raspberry Pi.

Предустановленная в Raspbian OS программа raspistill — простой инструмент захвата фотоизображений с камеры, работающий из командной строки окна терминала. Запуск программы без дополнительных параметров отобразит на экране справочную информацию о возможностях управления приложением. Пример команды для создания пробного фотоснимка

raspistill -o test.jpg

Ввод команды продемонстрирует предварительное изображение в реальном времени. После 5-секундной задержки, снимок с названием test.jpg сохраниться в домашнюю папку.

В операционной системе Raspbian OS версии Bullseye интегрированна новая библиотека libcamera. На её основе добавлены программы libcamera-apps и библиотека Python Picamera2 для работы с камерой.

Физические размеры камеры, мм

Техническая 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 IMX477 (англ., PDF)
4. Руководство пользователя официальной камерой RPi Camera Module 3 (web-версия)
5. Описание к Python-совместимой библиотеке Picamera2 (англ.,PDF)