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エリアセンサとラインセンサとの比較

メインページ光学系

センサの比較

 エリアセンサラインセンサ
センサ形状エリアセンサ形状ラインセンサ形状
 CCD素子が縦横方向に並び、二次元的に
画像の撮影ができる。
CCD素子が横一列に並び、一次元的
な画像の撮影しかできない。
画素数30万画素(640×480画素)
~500万画素程度
(2456×2058画素)がメイン
最大2000万画素
(5344×4008画素)
1024画素 ~7450画素程度がメイン
最大12288画素

ラインセンサはあまりなじみが無いかもしれませんが、身近なラインセンサにはコピー機などがあります。
コピー機は2組の鏡を絶妙に動かしながら、光学的な撮影距離を変えずにスキャン(移動撮影)しているので、興味があれば動作を覗いて見ると良いでしょう。

ラインセンサは何と言っても高解像度の画像を撮影できるので、魅力があるのですが、ワークを移動しながら撮影しないといけないため、エリアセンサに比べどうしても撮影システムが複雑になってしまいます。

また、エリアセンサのフレームレートは30~100fps程度、ラインセンサは3kHz程度、露光時間にすると
エリアセンサは10~30mSec、ラインセンサは300μSec程度。
もちろん例外はあるのですが、ここで大事なのは露光時間は実に100倍!近く異なるということ。
その分だけラインセンサでは明るくちらつきの無い照明が必要となります。

センサの種類にはCCDCMOSタイプがありますが、高解像度で高速フレームレートのエリアセンサとなるとCMOSタイプのカメラが多くなってきています。が、CMOSタイプでは欠陥画素(明らかに感度の悪い画素)があるのがつきものです。
カメラによってはカメラの内部でこの欠陥画素を補正してしまうものもあるので分かりづらい場合もありますが、、欠陥検査などにCMOSのカメラを使おうとすると、どうしてもこの欠陥画素が邪魔をするので、ご注意下さい。というよりは使わない方が良いと思います。
【欠陥画素の例】 周りより白い部分や黒い部分が欠陥画素(画像を拡大表示しています)
欠陥画素の例

また、CMOSにはグローバルシャッタローリングシャッタというのがあり、グローバルシャッタは全画素を同時に露光するのに対し、ローリングシャッタでは横1ラインごとに順次露光していくので、動いている被写体を撮影すると被写体が歪んでしまいます。安いCMOSカメラでは、このローリングシャッタのカメラが多いのでご注意下さい。

エリアセンサ向きな撮影方法

エリアセンサは撮影システムが簡単に組めるので、まずはオススメなのですが、ラインセンサでは撮影が困難なものには、製造ラインから流れてくるワークの撮影などがあります。

エリアセンサカメラでの撮影

ラインセンサ向きな撮影方法

ラインセンサは1度に1ライン分しか撮影できないのですが、それを逆手に取ると、円筒物の撮影には向いています。
ラインセンサの場合(下図、右側)、円筒の影の影響を受ける事なく撮影する事が出来ます。

ラインセンサカメラを用いた撮影

また、ワークの送り方向には画素数をいくらでも取れるので、フィルムやシート、ガラス、鉄板などの長尺物の撮影には最適です。

ラインセンサカメラを用いた撮影(長尺物)

ガラスやフィルムの検査などにおいては、1台のカメラだけでは解像度が不足する場合があるので、ラインセンサを横1列に並べて撮影する場合もあります。

複数台のラインセンサカメラを用いた撮影

まとめ

エリアセンサやラインセンサ、CCDやCMOSにはそれぞれ特徴があるので、撮影の要求に合わせてお選び下さい。
また、デジカメの世界では画素数が多い程、良いカメラのようになっていますが、画素数が多いほどフレームレートやスキャンレートが遅くなったり、画素数が多いと画素サイズも小さくなりがちで、一般に感度も悪くなるので、ご注意下さい。
ようは、適材適所なのです。

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ラインセンサカメラの選定方法
光学部品/カメラバイヤーズガイド

 
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