MT9V023: 1/3-Inch Wide-VGA Digital Image Sensor
Features
1/3-Inch Wide-VGA CMOS Digital Image Sensor
MT9V023 Datasheet, Rev. F
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Features
• Array format: Wide-VGA, active 752H x 480V
(360,960 pixels)
• Global shutter photodiode pixels; simultaneous
integration and readout
• Monochrome or color: NIR enhanced performance
for use with non-visible NIR illumination
• Readout modes: progressive or interlaced
• Shutter efficiency: >99%
• Simple two-wire serial interface
• Real-time exposure context switching - dual register
set
• Register lock capability
• Window size: User programmable to any smaller
format (QVGA, CIF, QCIF). Data rate can be
maintained independent of window size
• Binning: 2 x 2 and 4 x 4 of the full resolution
• ADC: On-chip, 10-bit column-parallel (option to
operate in 12-bit to 10-bit companding mode)
• Automatic controls: Auto exposure control (AEC)
and auto gain control (AGC); variable regional and
variable weight AEC/AGC
• Support for four unique serial control register IDs to
control multiple imagers on the same bus
• Data output formats:
–
Single sensor mode:
10-bit parallel/stand-alone
8-bit or 10-bit serial LVDS
–
Stereo sensor mode:
Interspersed 8-bit serial LVDS
• High dynamic range (HDR) mode
Table 1:
Parameter
Optical format
Key Performance Parameters
Value
1/3-inch
4.51 mm (H) x 2.88 mm( V)
5.35 mm diagonal
752H x 480V
6.0 x 6.0
m
Monochrome or color RGB Bayer
pattern
Global shutter
27 Mp/s
27 MHz
752 x 480
60 fps (at full resolution)
10-bit column-parallel
4.8 V/lux-sec (550 nm)
>55 dB linear;
>110 dB in HDR mode
3.3V + 0.3 V
all supplies)
<160 mW at maximum data rate
(LVDS disabled); 120 μW standby
power
-40°C to +105°C ambient
52-ball IBGA, automotive-qualified;
wafer or die
Active imager size
Active pixels
Pixel size
Color filter array
Shutter type
Maximum data rate
master clock
Full resolution
Frame rate
ADC resolution
Responsivity
Dynamic range
Supply voltage
Power consumption
Operating temperature
Packaging
Applications
•
•
•
•
•
•
•
Automotive
Unattended surveillance
Stereo vision
Smart vision
Automation
Video as input
Machine vision
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Ordering Information
Ordering Information
Table 2:
Part Number
MT9V023IA7XTC-DP
MT9V023IA7XTC-DR
MT9V023IA7XTC-TP
MT9V023IA7XTC-TR
MT9V023IA7XTM-DR
MT9V023IA7XTR-TP
Available Part Numbers
Product Description
VGA 1/3" GS CIS
VGA 1/3" GS CIS
VGA 1/3" GS CIS
VGA 1/3" GS CIS
VGA 1/3" GS CIS
VGA 1/3" GS CIS
Orderable Product Attribute Description
Dry Pack with Protective Film
Dry Pack without Protective Film
Tape & Reel with Protective Film
Tape & Reel without Protective Film
Dry Pack without Protective Film
Tape & Reel with Protective Film
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Table of Contents
Table of Contents
Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
Ordering Information. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2
General Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
Ball Descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
Pixel Data Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5
Color Device Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7
Output Data Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8
Serial Bus Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
Two-Wire Serial Interface Sample Read and Write Sequences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
Feature Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
Electrical Specifications. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44
Package Dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51
Appendix A – Power-On Reset and Standby Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52
Revision History. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .53
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List of Figures
List of Figures
Figure 1:
Figure 2:
Figure 3:
Figure 4:
Figure 5:
Figure 6:
Figure 7:
Figure 8:
Figure 9:
Figure 10:
Figure 11:
Figure 12:
Figure 13:
Figure 14:
Figure 15:
Figure 16:
Figure 17:
Figure 18:
Figure 19:
Figure 20:
Figure 21:
Figure 22:
Figure 23:
Figure 24:
Figure 25:
Figure 26:
Figure 27:
Figure 28:
Figure 29:
Figure 30:
Figure 31:
Figure 32:
Figure 33:
Figure 34:
Figure 35:
Figure 36:
Figure 37:
Figure 38:
Figure 39:
Figure 40:
Figure 41:
Figure 42:
Figure 43:
Figure 44:
Figure 45:
Figure 46:
Figure 47:
Figure 48:
Block Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
52-Ball IBGA Package. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2
Typical Configuration (Connection)—Parallel Output Mode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4
Pixel Array Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5
Pixel Color Pattern Detail (Top Right Corner) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6
Spatial Illustration of Image Readout. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8
Timing Example of Pixel Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Row Timing and FRAME_VALID/LINE_VALID Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Timing Diagram Showing a Write to R0x09 with the Value 0x0284 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
Timing Diagram Showing a Read from R0x09; Returned Value 0x0284 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
Timing Diagram Showing a Bytewise Write to R0x09 with the Value 0x0284 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
Timing Diagram Showing a Bytewise Read from R0x09; Returned Value 0x0284 . . . . . . . . . . . . . . . .14
Simultaneous Master Mode Synchronization Waveforms #1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
Simultaneous Master Mode Synchronization Waveforms #2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18
Sequential Master Mode Synchronization Waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18
Snapshot Mode Interface Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
Snapshot Mode Frame Synchronization Waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
Slave Mode Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20
Signal Path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20
Latency When Changing Integration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24
Sequence of Control Voltages at the HDR Gate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25
Sequence of Voltages in a Piecewise Linear Pixel Response . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25
12- to 10-Bit Companding Chart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27
Latency of Analog Gain Change When AGC Is Disabled . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28
Tiled Sample . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30
Black Level Calibration Flow Chart. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30
Controllable and Observable AEC/AGC Registers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33
Readout of Six Pixels in Normal and Column Flip Output Mode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35
Readout of Six Rows in Normal and Row Flip Output Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35
Readout of 8 Pixels in Normal and Row Bin Output Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36
Readout of 8 Pixels in Normal and Column Bin Output Mode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37
Spatial Illustration of Interlaced Image Readout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38
Different LINE_VALID Formats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39
Serial Output Format for a 6x2 Frame . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40
LVDS Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43
Propagation Delays for PIXCLK and Data Out Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46
Propagation Delays for FRAME_VALID and LINE_VALID Signals. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46
Two-wire Serial Bus Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47
Serial Host Interface Start Condition Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48
Serial Host Interface Stop Condition Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48
Serial Host Interface Data Timing for Write . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48
Serial Host Interface Data Timing for Read . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49
Acknowledge Signal Timing After an 8-Bit WRITE to the Sensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49
Acknowledge Signal Timing After an 8-Bit READ from the Sensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49
Typical Quantum Efficiency—Color. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50
Typical Quantum Efficiency—Monochrome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50
52-Ball IBGA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51
Power-up, Reset, Clock and Standby Sequence. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52
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List of Tables
List of Tables
Table 1:
Table 2:
Table 1:
Table 2:
Table 3:
Table 4:
Table 5:
Table 6:
Table 7:
Table 8:
Table 9:
Table 10:
Table 11:
Table 12:
Table 13:
Table 14:
Table 15:
Table 16:
Key Performance Parameters. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
Available Part Numbers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2
Ball Descriptions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
Frame Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Frame Time—Long Integration Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
Slave Address Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
Real-Time Context-Switchable Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
LVDS Packet Format in Stand-Alone Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40
LVDS Packet Format in Stereoscopy Mode (Stereoscopy Mode Bit Asserted) . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41
Reserved Words in the Pixel Data Stream . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41
SER_DATAOUT_* state . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42
SHFT_CLK_* state. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42
LVDS AC Timing Specifications. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43
DC Electrical Characteristics Over Temperature. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44
DC Electrical Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44
Absolute Maximum Ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45
AC Electrical Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45
Two-Wire Serial Bus Timing Parameters. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47
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