MT9P001: 1/2.5-Inch 5Mp Digital Image Sensor
Features
1/2.5-Inch 5 Mp CMOS Digital Image Sensor
MT9P001 Datasheet, Rev. L
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www.onsemi.com
Features
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High frame rate
Superior low-light performance
Low dark current
Global reset release, which starts the exposure of all
rows simultaneously
Bulb exposure mode, for arbitrary exposure times
Snapshot mode to take frames on demand
Horizontal and vertical mirror image
Column and row skip modes to reduce image size
without reducing field-of-view (FOV)
Column and row binning modes to improve image
quality when resizing
Simple two-wire serial interface
Programmable controls: gain, frame rate, frame size,
exposure
Automatic black level calibration
On-chip phase-locked loop (PLL)
dowing, column and row skip mode, and snapshot
mode. It is programmable through a simple two-wire
serial interface.
Table 1:
Parameter
Optical format
Active imager size
Active pixels
Pixel size
Color filter array
Shutter type
Maximum data rate/
master clock
Full resolution
Frame VGA
rate
(640 x 480, with
binning)
ADC resolution
Responsivity
Pixel dynamic range
SNR
MAX
Supply I/O
Voltage Digital
Analog
Power consumption
Operating temperature
Packaging
Key Performance Parameters
Value
1/2.5-inch (4:3)
5.70 mm (H) x 4.28 mm (V)
7.13 mm diagonal
2592H x 1944V
2.2 x 2.2
m
RGB Bayer pattern
Global reset release (GRR),
Snapshot only
Electronic rolling shutter (ERS)
96 Mp/s at 96 MHz (2.8V I/O)
48 Mp/s at 48 MHz (1.8V I/O)
Programmable up to 15 fps
Programmable up to 70 fps
12-bit, on-chip
1.4 V/lux-sec (550nm)
70.1 dB
38.1 dB
1.7
3.1 V
1.7
1.9 V (1.8 V nominal)
2.6
3.1 V (2.8 V nominal)
381 mW at 15 fps full resolution
–30°C to +70°C
48-pin iLCC, Die
Applications
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Digital still cameras
Digital video cameras
PC cameras
Converged DSCs/camcorders
Cellular phones
PDAs
General Description
The 5 Mp CMOS image sensor features ON Semicon-
ductor’s breakthrough low-noise CMOS imaging tech-
nology that achieves CCD image quality (based on
signal-to-noise ratio and low-light sensitivity) while
maintaining the inherent size, cost, and integration
advantages of CMOS.
The ON Semiconductor MT9P001 is a 1/2.5-inch
CMOS active-pixel digital image sensor with an active
imaging pixel array of 2592H x 1944V. It incorporates
sophisticated camera functions on-chip such as win-
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MT9P001: 1/2.5-Inch 5Mp Digital Image Sensor
Ordering Information
Ordering Information
Table 2:
Part Number
MT9P001I12-N4005-DR
MT9P001I12STC-B-DR
Available Part Numbers
Product Description
5 MP 1/2.5" CIS
5 MP 1/2.5" CIS
Orderable Product Attribute Description
Dry Pack without Protective Film
Dry Pack without Protective Film
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MT9P001: 1/2.5-Inch 5Mp Digital Image Sensor
Table of Contents
Table of Contents
Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
General Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
Ordering Information. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2
General Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6
Functional Overview. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6
Pixel Data Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Output Data Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
Serial Bus Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
Two-Wire Serial Interface Sample Write and Read Sequences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20
Spectral Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38
Electrical Specifications. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39
DC Electrical Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42
Appendix A – Power-On and Standby Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45
Revision History. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46
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3
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MT9P001: 1/2.5-Inch 5Mp Digital Image Sensor
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:
Block Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6
Typical Configuration (Connection) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7
48-Pin iLCC 10 x 10 Package Pinout Diagram (Top View) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7
Pixel Array Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
Pixel Color Pattern Detail (Top Right Corner) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
Imaging a Scene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
Spatial Illustration of Image Readout. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
Default Pixel Output Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
LV Format Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
Frame Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
Timing Diagram Showing a WRITE to Reg0x09 with the Value 0x0284 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
Timing Diagram Showing a READ from Reg0x09; Returned Value 0x0284 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
PLL-Generated Master Clock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21
Eight Pixels in Normal and Column Skip 2X Readout Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23
Pixel Readout (no skipping) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24
Pixel Readout (Column Skip 2X) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24
Pixel Readout (Row Skip 2X). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25
Pixel Readout (Column Skip 2X, Row Skip 2X) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25
Pixel Readout (Column Bin 2X) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26
Pixel Readout (Column Bin 2X, Row Bin 2X) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26
Six Pixels in Normal and Column Mirror Readout Modes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27
Six Rows in Normal and Row Mirror Readout Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27
ERS Snapshot Timing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32
GRR Snapshot Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33
Signal Path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34
Typical Spectral Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38
CRA vs. Image Height (7 deg) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38
CRA vs. Image Height (11.4 deg) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39
Two-Wire Serial Bus Timing Parameters. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39
I/O Timing Diagram. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41
Power-On and Standby Timing Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45
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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 Performance Parameters. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
Available Part Numbers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2
Pin Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8
Pixel Type by Column . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Pixel Type by Row . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Dark Rows Sampled as a Function of Row_Bin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
Dark Columns Sampled as a Function of Column_Bin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
Frame Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
HBmin Values for Row_bin vs. Column_bin Settings. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
Standard Resolutions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
Wide Screen (16:9) Resolutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
Legal Values for Column_Skip Based on Column_Bin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26
Operating Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31
STROBE Timepoints. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33
Gain Increment Settings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34
Test Pattern Modes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36
Two-Wire Serial Bus Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40
I/O Timing Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42
DC Electrical Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42
Power Consumption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44
Absolute Maximum Ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44
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