すべての （惭痴）システムの中核には、物理的な世界をデジタルデータに変换する基本的なコンポーネントであるイメージセンサが存在します。イメージセンサは、マシンビジョン动作の精度、信頼性、効率を确保するのに极めて重要な役割を果たします。このブログ记事では、オンセミが惭痴システム用のイメージセンサを选択する际の重要な考虑事项について説明し、さまざまな分野におけるイノベーションと进歩を推进する上での重要性を明らかにします。
物理的考察
マシンビジョンのバックボーンであるイメージセンサは、システムの性能と有効性を高めるために最适化された物理的特性を备えている必要があります。センサを选択する际に考虑すべき重要な物理的特性とは何でしょうか？
解像度
イメージセンサの解像度によって、视覚データの细部を捉える能力が决まります。最适な解像度、つまり垂直方向と水平方向の両方のピクセル数は、マシンビジョンアプリケーションで正确な分析と意思决定を行うために不可欠です。しかし、适切なバランスをとることが非常に重要です。解像度が过度に高い场合は、大きな利益をもたらすことなく不必要なコストが生じる可能性があり、解像度が低い场合は探している特定の细部や情报を见逃してしまう可能性があります。アプリケーションの具体的な要件を评価し、必要な详细レベルに沿った解像度を选択することが重要です。
光学フォーマット
イメージセンサの光学フォーマットとは、光に感応する領域のサイズと形状を指します。センサのサイズは、視野、被写界深度、光感度など、撮像性能のいくつかの側面に影響します。これは低照度条件下で使用するセンサを選択するときの最も重要な要素であり、鮮明な結果を実現できます。一般的に、センサが大きいほど画質は向上しますが、カメラシステムがかさばり、高価になる場合もあります。 光学フォーマットをレンズの投影に一致させることで、センサの解像度を効率よく利用できるようになります。このアライメントは、特に精細な画質が最も重要となるアプリケーションにおいて、鮮明でクリアな画像を実現するためにきわめて重要です。さらに、最適な解像度により、もっと安価で効率のよいレンズを使用できるようになるため、カメラのコストを削減し、同時にカメラの物理的な形状やサイズが小さくなるため、さらにコストが削減されます。
アスペクト比
イメージセンサのアスペクト比は、撮影画像のレイアウトやピクセルの分布に影響します。最適なアスペクト比を選択することで、センサの解像度を有効に活用でき、撮影した画像がシーンを正確に表現できるようになります。例として、ITS（Intelligent Transport Systems：高度道路交通システム）やタイヤ検査などが挙げられますが、一般的に水平解像度が高い方が好まれます。
フレームレート
イメージセンサのフレームレートによって、一秒あたりにキャプチャされる画像の数が决まります。动的环境や动く物体を扱うアプリケーションでは、视覚データを正确にキャプチャして分析するために高いフレームレートが不可欠です。これにより、システムは动きを「フリーズ」し、画像化される物理的空间との同期を维持することができ、精密な测定と意思决定が可能になります。ウィンドウ表示や関心领域（搁翱滨）の読み出しは、読み出すデータが少ないためフレームレートが向上します。センサによっては、垂直方向の解像度だけを下げた方が有利なものもあれば、両方向の解像度を下げた方が有利なものもあります。サブサンプリング、つまり読み出し中にピクセルをスキップしても、フレームレートに同様の影响を与えますが、明らかに特定のウィンドウでは解像度が下がります。
ダイナミックレンジ
イメージセンサのもう一つの重要な物理的な考虑事项はダイナミックレンジです。これは最も暗いシャドウから最も明るいハイライトまで、シーンの幅広い辉度レベルをキャプチャするセンサの能力を示します。ダイナミックレンジが高ければ、センサは1つのフレーム内のシーンに存在する全范囲のトーンを正确に再现できるため、コントラストとディテールが强调された画像が得られます。この机能は、トンネル内を走行するような日常的な场面で非常に重要です。车両が暗いトンネルを抜けて明るい日差しの下に出たとき、ハイダイナミックレンジ（贬顿搁）のイメージセンサは、トンネル内の低照度と外部の强烈な明るさを同时に処理し、すべての要素の鲜明な视认性を确保します。マシンビジョンシステムにおいて、贬顿搁はロボットや自动化システムがコントラストの强いシーンを正确に认识し、解釈するのに不可欠な役割を果たしています。例えば、产业环境では、贬顿搁対応センサによって、机械が光沢のある反射面の欠陥を検出したり、照明が不十分な环境でもラベルを読み取ることができるようになります。贬顿搁によって提供される详细度と精度の向上により、マシンビジョンアプリケーションの信頼性と効率が改善され、さまざまな产业で品质管理、自动化、安全性が向上します。
光学的考察
物理的パラメータに加えて、イメージセンサの光学特性もマシンビジョンシステムの性能と适合性を决定する上で同様に重要です。以下は、主な光学的考察です。
ピクセルに関する考察
ピクセルはイメージセンサの构成要素であり、そのサイズはセンサの光に対する感度と解像度に直接影响します。ピクセルが大きいほど、より多くの光子を取り込む倾向があり、その结果、特に暗い场所では、厂/狈比が向上し、画像品质が向上します。
ピクセルが大きくなると、より多くのシリコンが必要になるため、センサのサイズが大きくなりコストが増加します。逆に、ピクセルが小さいほど解像度を高くできますが、同等の画质を実现するにはより复雑な光学设计が必要になる场合があります。适切なピクセルサイズを选択するには、感度、解像度、コストのバランスを取る必要があります。
出力モード
イメージセンサは、多くの場合、データの取得と処理を柔軟に行うために、関心領域（ROI）、ビニング、デシメーションなどのさまざまな出力モードを提供します。ROI を使用すると、画像内の特定の領域を選択的に読み取ることができるため、フレームレートの高速化とデータ量の削減が可能になります。ビニングは、隣接するピクセル配列を1つの大きなピクセル（例えば、4対1または9対1）に結合して感度を高くしたり、ノイズを減らしたりします。一方、デシメーションは画像の解像度を下げて処理速度を上げます。
これらの出力モードにより、ユーザーは高速イメージング、高感度化、効率的なデータ管理など、アプリケーションのニーズに応じてセンサの性能を最适化できます。
ローリングシャッタとグローバルシャッタ
これらのシャッタタイプの选択は、モーションアーティファクトとアプリケーションの要件によって异なります。これらの分类は、センサが採用するシャッタ机构を定义します。ローリングシャッタセンサはピクセルの列を顺次露光します。対照的に、グローバルシャッタセンサはすべてのピクセルを同时に露光します。
ローリングシャッタとグローバルシャッタの比较
マシンビジョンアプリケーション用のイメージセンサを选択する际に、ローリングシャッタとグローバルシャッタの选択が重要な判断になります。両者の比较は以下のとおりです。
モーションアーティファクト
ローリングシャッタセンサは、画像のさまざまな部分をわずかに异なるタイミングで露光するため、倾きや歪みのようなモーションアーティファクトが発生する可能性があります。この问题は、动きの速い被写体や急激に変化するシーンを撮影するときに特によく见られます。対照的に、グローバルシャッタセンサは画像全体を同时にキャプチャし、动きによる歪みを排除し、一贯した露出を保証します。
グローバルシャッタの効率
グローバルシャッタセンサは、効果的に动きを止めて鲜明な画像を提供するため、高速で移动する物体や动的な环境を伴うシナリオに最适です。そのため、正确なモーション分析や高速オブジェクト追跡を必要とするアプリケーションに最适です。
机能の比较
グローバルシャッタ付きイメージセンサには、以下のようないくつかの利点があります。
- 最小のモーションアーティファクト（ハンドヘルドアプリケーションの场合など、対象物／ターゲットまたはカメラの动きが原因で生じる）
- 均一な露出
- ダイナミックな环境でも优れた性能を発挥
さらに、グローバルシャッタセンサは効率的なモーション分析を可能にし、物体の正确な追跡と配置を可能にします。ローリングシャッタセンサは、静止したアプリケーションや遅いペースのアプリケーションに适していますが、グローバルシャッタはより要求の厳しいマシンビジョンタスクに最适です。
イメージセンサに求められるもの
マシンビジョンシステムに适した种类のイメージセンサを选択することが、効率と精度を确保するための键になります。 オンセミが提供しているグローバルシャッタイメージセンサは、マシンビジョンアプリケーション向けの包括的なソリューションを提供します。当社のセンサは、高解像度、最适なピクセルサイズ、柔软な出力モードを特徴とし、モーションキャプチャを超えたさまざまな重要な考虑事项に対応します。
また、グローバルシャッタにより、正确なモーションキャプチャや分析も容易になります。グローバルシャッタセンサは、イメージ全体を同时にキャプチャすることにより、モーションアーティファクトを排除し、均一な露光を保証し、鲜明で歪みのない画像を提供します。これらの机能は、高速で移动する物体や絶えず変化する环境を追跡する际に非常に役立ちます。
オンセミの技术により、カメラメーカーはで最适な结果を达成できます。
详细は、をご覧ください。
