Mit Autofokus

Raspberry Pi Kameramodul 3 vorgestellt

16. Januar 2023, 10:00 Uhr | Tobias Schlichtmeier
Kameramodul 3 Raspberry Pi
Ab sofort ist das Kameramodul 3 für den Raspberry Pi erhältlich.
© Raspberry Pi

Nach 2016 bringt Raspberry Pi ein neues Kameramodul auf den Markt. Der neue Sony-Sensor im Kameramodul 3 bietet eine höhere Auflösung und mehr Pixel. Anstelle der fixen Optik der Vorgängermodelle bietet das neue Modul eine Autofokus-Option.

Auch für das neue Kameramodul arbeitet Raspberry Pi mit Sony zusammen. Diesmal mit dem rückwärtig beleuchteten »IMX708«-Sensor: Er bietet eine höhere Auflösung (zwölf Megapixel), ein größeres und empfindlicheres Pixeldesign und unterstützt Bilder mit hohem Dynamikbereich.

Das Kameramodul war Raspberry Pis erstes offizielles Zubehör. Es kam 2013 auf den Markt. Noch im selben Jahr folgte die infrarotempfindliche Variante »NoIR«. Das Kameramodul 2, das auf dem Acht-Megapixel-»IMX219«-Sensor von Sony basiert, kam 2016 auf den Markt – mit 2 Mio. verkauften Exemplaren. Jedoch entwickelt sich die CMOS-Bildsensortechnik stetig weiter. Entwickler wird es freuen, dass die Foundation trotz der neuen Technik den Preis von 25 US-Dollar für die Standardversion halten kann, die Wide-Varianten mit dem komplexeren optischen Stack werden für 35 US-Dollar angeboten.

Höhere Auflösung, größere Pixel

Im Vergleich zum IMX219 mit 3280 x 2464 (8,1 Megapixel) und 1,12 μm großen Pixeln bietet der IMX708 eine Auflösung von 4608 x 2592 (11,9 Megapixel) mit 1,40 μm großen Pixeln. Mit der höheren horizontalen Auflösung lassen sich feinere Details abbilden – das Seitenverhältnis von 16:9 ermöglicht die Aufnahme von HD-Videos, bei denen die gesamte Sensorfläche genutzt wird. Zudem führen die größeren Pixel und die modernere Pixelarchitektur zu einer höheren Empfindlichkeit und einer besseren Leistung bei schlechten Lichtverhältnissen.

Optionen für das Sichtfeld

Die Standard-Varianten des Kameramoduls 3 bieten ein (horizontales) Sichtfeld von 66°, das dem des Vorgängermoduls mit 62° nahe kommt. Bei diesen Varianten schlägt sich die höhere lineare Auflösung des IMX708 direkt in einer höheren Winkelauflösung und einem detaillierteren Bild nieder.

Die Wide-Varianten der Kameramodule bieten einen horizontalen Bildausschnitt von 102°. Sie verteilen die höhere lineare Auflösung des IMX708 über einen größeren Winkel, was zu einer etwas geringeren Winkelauflösung als beim Kameramodul 2 führt, aber interessante neue Anwendungen wie digitale Schwenks ermöglicht.

Autofokus

Alle bisherigen Kameramodule besaßen eine Optik mit festem Fokus. Erstmals unterstützt das Kameramodul 3 einen Autofokus. Hierfür ist die Objektivbaugruppe auf einem Schwingspulenantrieb montiert, der es ermöglicht, sie relativ zum Sensor vor- und zurückzubewegen, bis ein ausgewählter Bereich – standardmäßig die Mitte – der Szene optimal fokussiert ist.

Zur Auswahl der geeigneten Objektivposition nutzt Raspberry Pi die Phasendetektions-Autofokus-Funktionen (PDAF) des IMX708-Sensors und greift auf den eigenen Kontrasterkennungs-Autofokus-Algorithmus (CDAF) zurück, wenn kein zuverlässiges PDAF-Ergebnis vorliegt.

Hoher Dynamikbereich

Weiterhin vereinfacht Raspberry Pi mit dem neuen Modul die Wahl der Belichtungszeit für eine Aufnahme. So gibt es beispielsweise für eine Szene mit hellen und dunklen Bereichen nicht unbedingt eine einzige gute Wahl der Belichtungszeit: Man muss sich entscheiden, ob man die hellen Bereiche überbelichten oder die dunklen unterbelichten will. HDR-Sensoren (High Dynamic Range) wie der IMX708 lösen dieses Problem, indem sie mehrere gleichzeitige Aufnahmen mit unterschiedlichen Belichtungszeiten machen. So kann man je nach Wunsch die beste Belichtung für seine Szene auswählen.

Zusätzlich zu den Grund-Varianten unterstützt Raspberry Pi mit dem neuen Modul auch eine Variante mit M12-Anschluss zum Preis von 50 US-Dollar. So entfällt der Adapter, der für bisherige Modelle nötig war.

Kompatibilität

Das Kameramodul 3 ist mit allen Raspberry-Pi-Computern mit CSI-Anschlüssen kompatibel, also mit allen Modellen außer dem Raspberry Pi 400 und der 2016 eingeführten Version Zero. Die Abmessungen der Platine und die Positionen der Befestigungslöcher sind mit denen des Kameramoduls 2 identisch. Aufgrund von Änderungen in der Größe und Position des Sensormoduls ist es mechanisch nicht mit dem Kameradeckel für das Raspberry-Pi-Zero-Gehäuse kompatibel.

Außerdem wird das neue Modul von der »libcamera« Software sowie von »Picamera2-Beta« unter Raspberry Pi OS Bullseye unterstützt. Jedoch nicht vom alten Closed-Source-Camera-Stack. Entwickler müssen daher sicherstellen, die neueste Version der Software zu haben, da lediglich die aktuelle Version die Autofokus-Funktionen bietet.

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