Picamera

Прошло 10 лет со времени выхода статьи Об истории создания фотокамер, стандартах и самодельных фотоаппаратах, в которой я изложил свои мечты о фотокубиках - инструменте, позволяющем быстро собрать камеру под задачу. И вот мечта воплотилась в серийное изделие. За десять лет готовые камеры многому научились и нет необходимости повторять их на кустарном уровне, ведь самоделка может быть и не хуже массового продукта, но всегда дороже, даже если сделана из копеечной элементной базы. Однако, это не значит, что мы имеем инструмент, который потерял актуальность, пока добрался до серийного производства. Кубики можно сложить самым разным образом и решить задачи, о которых 10 лет назад можно было только мечтать. На поверхности лежит идея создания многокамерных устройств для самых разных задач, от сферических панорам и стереосъемки, до фасеток, позволяющих получить, например, карту глубин, для последующего выбора точки фокусировки как в камерах LYTRO, или, например, добиться шарма рисунка форматных камер, как предложил Константин Якубовский. Но обо всем этом в других статьях, пока же познакомимся с модулем камеры.

Кубики недаром всегда употребляются во множественном числе. Поэтому один модуль камеры нам ничего не дает без компьютера Raspberry Pi, к которому могут быть подсоединены и другие модули, и сам он может быть подсоединен к большому компьютеру.

Модули камеры сегодня выпускаются в довольно большом количестве самыми разными фирмами. Я буду рассказывать об отнюдь не каноническом китайском модуле. Но при ближайшем рассмотрении выясняется, что для модулей, чья аппаратная и программная совместимость с Raspberry Pi не вызывает сомнения, разница чисто внешняя. Всех их объединяет 5 Мп матрица размером 2,74х3,76 мм. Отличия будут в наличии или отсутствии фильтра, отсекающего ИК, в креплении объектива и компоновке элементов на плате.

Отмечу, что площадки под винты не все сидят на земле. Две из них A и D контачат с 3, 3 В питания. Таким образом, крепить плату винтами к металлическому корпусу нельзя. Контакты разъема J1 приведены в таблице.

Для связи с компьютером используется 15 контактный MIPI (Mobile Industry Processor Interface) CSI (Camera Serial Interface) интерфейс, включающий 2 линии данных (D+0;D-0 и D+1;D-1), линию тактовых импульсов (С+;C-), 2 контакта GPIO (General-purpose input/output) и последовательную шину данных I²C(Inter-Integrated Circuit), использующую две двунаправленные линии связи SDA(Serial DAta) и SCL(Serial CLock).

С подобным интерфейсом выпускаются камеры и с матрицами другого размера, но их совместимость остается под большим вопросом.

Объективов для этой матрицы существует огромное количество, вполне сравнимое с линейкой объективов зеркалки . И что для меня самое важное - среди них есть достаточное количество объективов Рыбий глаз. Ведь в качестве длиннофокусного с этой матрицей прекрасно будут работать и объективы, рассчитанные на матрицы большего размера. В основном объективы имеют резьбу М12х0,5, которая используется как для крепления, так и для перемещения объектива при фокусировке. Если для Веб камер точности резьбы вполне хватало, то для 5 Мп камеры ее явно недостаточно. Вероятность получить нерезкое изображения из-за перекоса или ничтожного смещения объектива весьма велико. Да короткофокусные объективы имеют практически бесконечную глубину резкости и не требуют фокусировки, однако они должны быть очень точно установлены и требуют качественной юстировки. Ручная юстировка требует квалификации и достаточно трудоемка, я подозреваю, что если разрешение камер хоть чуть чуть подрастет, то сделать автоматическую систему юстировки по образу и подобию автофокусировки будет проще, чем отъюстировать их вручную. Впрочем, для юстировки одного перемещения объектива может оказаться недостаточно и потребуется перекос, как и было предложено в статье десятилетней давности,только вот червячные передачи для этого слишком грубые, возможно, что необходимые перемещения в пределах 0,1 мм можно получить за счет пьезоэлементов или деформации нагреваемых элементов.

Штатное крепление довольно хлипкое, и поскольку объективы объединяет резьба, а не рабочий отрезок, то для многих из них это крепление окажется коротковато.

Для экспериментов мне досталось два объектива рыбий глаз и еще два я вывинтил из старых камер.

Как мы видим, два объектива снабжены теплофильтрами, а два нет. Последнее может быть как минусом, так и плюсом, поскольку их можно использовать для ИК съемки, прикрепив к ним фильтр, отсекающий видимую область спектра. В случае с длиннофокусными все просто: мы крепим фильтр перед передней линзой, например, как показано на фото.

В данном случае рабочий отрезок этого объектива больше, чем позволяет штатное крепление, поэтому потребовалось изготовить удлинительное кольцо.

Теперь соединяем камеру с компьютером и приступаем к изучению следующего кубика - компьютера Raspberry Pi.

О Raspberry Pi и управлении камерой читайте в следующих статьях.