AR023Z: 1/2.7-Inch 2.1 Mp/Full HD Digital Image Sensor
Features
1/2.7-Inch 2.1 Mp/Full HD Digital Image Sensor
AR023Z Datasheet, Rev. 0
For the latest revision, please visit
www.onsemi.com
Features
• Superior low-light performance
• Latest 3.0
m
pixel with ON Semiconductor
DR-Pix™ technology with Dual Conversion Gain
• Full HD support at up to 1080P 60 fps for superior
video performance
• Linear or high dynamic range capture
• Optional adaptive local tone mapping (ALTM)
• Pixel or Line interleaved T1/T2 output
• Support for external mechanical shutter
• On-chip phase-locked loop (PLL) oscillator
• Integrated position-based color and lens shading
correction
• Slave mode for precise frame-rate control
• Stereo/3D camera support
• Statistics engine
• Data interfaces: four-lane serial high-speed pixel
interface (HiSPi) differential signaling (SLVS and
HiV
CM
), or parallel
• Auto black level calibration
• High-speed configurable context switching
• Temperature sensor
digital pictures, and its ability to capture both continu-
ous video and single frames makes it the perfect choice
for a wide range of applications.
Table 1:
Key Parameters
Parameter
Optical format
Active pixels
Pixel size
Color filter array
Shutter type
Input clock range
Output clock
maximum
Output
Frame
rate
SNR
MAX
I/O
Supply Digital
voltage Analog
HiSPi
Serial
Parallel
1080p
Typical Value
1/2.7-inch (6.6 mm)
1928(H) x 1088(V) (16:9 mode)
3.0
m
x 3.0m
RGB Bayer
Electronic rolling shutter and GRR
6 – 48 MHz
148.5 Mp/s (4-lane HiSPi)
74.25 Mp/s (Parallel)
HiSPi 10-, 12-, 14-, 16-, or 20-bit
10-, 12-bit
60 fps
4.0 V/lux-sec
41 dB
1.8 or 2.8 V
1.8 V
2.8 V
0.3 V - 0.6 V (SLVS), 1.7 V - 1.9 V (HiVcm)
Responsivity
Max Dynamic range Up to 105 dB
Applications
•
•
•
•
Smart Home Automation
Smart Lighting
Smart Appliances
Smart Baby Monitoring
Power consumption
<896 mW (HDR 1080p60, 8x gain, 25°C)
(typical)
Operating
temperature
Package options
–30°C to +85°C ambient
10x10 mm 80-pin iBGA
General Description
ON Semiconductor's AR023Z is a 1/2.7-inch CMOS
digital image sensor with an active-pixel array of
1928Hx1088V. It captures images in either linear or
high dynamic range modes, with a rolling-shutter
readout. It includes sophisticated camera functions
such as in-pixel binning, windowing and both video
and single frame modes. It is designed for both low
light and high dynamic range scene performance. It is
programmable through a simple two-wire serial inter-
face. The AR023Z produces extraordinarily clear, sharp
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Ordering Information
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Table 2:
Part Number
AR023ZCSC00SUEA0-DRBR
AR023ZCSC00SUEAD3-GEVK
AR023ZCSC00SUEAH3-GEVB
AR023ZCSC00SUEAR-GEVK
Available Part Numbers
Product Description
2 Mp 1/3" CIS RGB, 0deg CRA, iBGA Package
RGB, 0deg CRA, Demo Kit
RGB, 0deg CRA, Headboard
RGB, 0deg CRA
Orderable Product Attribute Description
Drypack, Anti-Reflective Glass
Demo Kit
Headboard
MatrixCam
See the ON Semiconductor Device Nomenclature document (TND310/D) for a full
description of the naming convention used for image sensors. For reference documenta-
tion, including information on evaluation kits, please visit our web site at
www.onsemi.com.
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Table of Contents
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Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
General Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
Ordering Information. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2
General Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6
Functional Overview. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7
Pixel Data Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
Features Overview. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
Electrical Specifications. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22
Power-On Reset and Standby Timing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31
Revision History. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35
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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:
Block Diagram of AR023Z . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7
Typical Configuration: Serial Four-Lane HiSPi Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8
Typical Configuration: Parallel Pixel Data Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
80-Ball IBGA Package. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
Pixel Array Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
Pixel Color Pattern Detail (Top Right Corner) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
Imaging a Scene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
Quantum Efficiency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21
Two-Wire Serial Bus Timing Parameters. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22
I/O Timing Diagram. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23
Power Up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31
Power Down. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33
80iBGA 10 x 10 Package Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34
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List of Tables
List of Tables
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:
Table 17:
Table 18:
Table 19:
Table 20:
Table 21:
Key Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
Available Part Numbers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2
Pin Descriptions, 80-ball iBGA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
List of Configurable Registers for Context A and Context B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
Two-Wire Serial Bus Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22
I/O Timing Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24
DC Electrical Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25
Absolute Maximum Ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25
1080p30 HDR (ALTM) 74MHz Parallel 2.8V . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26
1080p30 Linear 74MHz Parallel 2.8V . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26
1080p30 HDR (ALTM) 74MHz Parallel 1.8V . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26
1080p30 Linear 74 MHz Parallel 1.8V . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27
1080p30 HDR (ALTM) 74 MHz HiSPi SLVS (Low Power Mode) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27
1080p30 Linear 74 MHz HiSPi SLVS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28
1080p30 HDR (ALTM) 74 MHz HiSPi HiVcm (Low Power Mode) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28
1080p30 Linear 74 MHz HiSPi HiVcm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29
Line Interleaved HiSPi SLVS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29
Line Interleaved HiSPi HiVcm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30
Channel Skew . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30
Power-Up Sequence. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32
Power-Down Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33
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