CCTVカメラ入門講座<コラム<CCTVレンズ専門店:秋葉原ユニエル電子(Home) |
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■CCTVカメラ入門講座 |
防犯カメラ・監視カメラ・検査カメラの基礎知識の入門講座です。検査・FA用で接写・マクロ撮影を主体とする場合は、[■マクロ撮影入門講座]も合わせて ご覧下さい。 |
0.目次 |
1.カラーカメラと白黒カメラ(照度の目安) 2.レンズ選びの目安(焦点距離) 3.レンズ選びの目安(イメージサイズ=CCDの大きさ) 4.C/CSマウントについて 5.自動絞り機構 (オートアイリス:D.D.タイプ/D.V.タイプ) 6.用語解説 7.各種マウントの話 (雑記) |
A.マシンビジョン用カメラ・インターフェース B.マシンビジョン用カメラ規格団体(ホスト協会) C.マシンビジョン用シャッターに関して D.マシンビジョン用センサー |
1.カラーカメラと白黒カメラ |
一般にカラーカメラよりも白黒カメラの方が高感度です。このため夜間の監視には白黒カメラが お薦めです。カラーカメラも補助光(常夜灯・センサーライト)併用でや夜間の撮影も可能です。 |
[一般的カメラ感度] ・カラーカメラ:5ルックス以上必要 ・白黒カメラ :0.1ルックス以上必要 [ 照度の目安 ] 晴天の日陰:10,000ルックス コンビニ・一般事務所内:500ルックス 満月の夜:0.1ルックス 月のない星明かり:0.001 ルックス |
※ 高感度白黒カメラと言えども真っ暗では映りません。外灯・門灯など補助光でより鮮明に撮影することが出来ます。 [赤外線投光器は白黒カメラ専用]です。カラーカメラには通常赤外線カットフィルタが付いていて使用できません。 ※※ 昼はカラー、夜は白黒撮影の[デイナイト(昼夜兼用)カメラ]もございます。 |
2.レンズ選びの目安(焦点距離) |
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レンズ交換式カメラのレンズ選びは撮像素子の大きさに左右されます。現在の主流は1/2"型・1/3"型・1/4"型です。 この素子の大きさにより、同じ焦点距離の レンズを付けても映る範囲が異なります。 撮像素子の対角線寸法 = 標準レンズ |
■CCVTレンズと焦点距離と視野の関係 |
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■レンズ焦点距離の求め方![]() |
H=映る範囲の高さ(m) L=カメラと被写体の距離(m) f= レンズの焦点距離(mm) |
●1/2"CCDの場合 ●1/3"CCDの場合 |
広角レンズは広い範囲が撮せますが、対象物は小さなります。 望遠レンズは対象物は大きく撮せますが範囲は狭くなります。 ※防犯・監視カメラ用のレンズでは標準から広角をカバーする[バリフォーカル・レンズ]が 設置には便利。1/4"型CCDなら2.5-6mm、1/3"型CCDなら3.5-8mmが相当します。 |
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レンズにはイメージサイズ(映像面)があります。撮影素子(CCD等)とイメージサイズが合わないと、 画面の周辺が暗くなったり、ケラれ(隅が映らない)たりします。 撮像素子とイメージサイズが同じか、大きい物をご使用下さい。 ※左図は1/2"CCDカメラに1/3"CCD用レンズを 取付て撮影。四隅がケラれています。 (四隅が暗い) ※※白枠が1/3"CCDの画像寸法 |
※イメージサイズ的には良いのですが2/3"CCD用のレンズを1/3"CCDカメラに使用した場合、解像度不足になる事があります。 これは同じ画素数の場合、1/3"CCDカメラの方が2倍以上の光学的解像度が必要な為です。 1/3"、1/4"CCDカメラは撮像素子が小さい分、 2/3"、1/2"CCDカメラよりも高解像度のレンズが必要です。 高解像度レンズは[メガピクセルレンズ対応レンズ]と呼ばれています。 |
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◎:最適 |
※※ CCDのサイズ表記は、撮像管時代の管径を踏襲した表記で、実際に1/2"CCDの 対角寸法が1/2"インチと言う訳ではありません。 CCDの対角寸法:1/2"CCD=8mm 1/3"CCD=6mm 1/4"CCD=4.5mm |
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レンズ交換式カメラにはレンズのネジ径が同じでも2種類のフランジバックがあります。これは 結像面までの距離の違いによるものです。 |
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防犯・監視用のカメラは明暗の差が大きい被写体を撮影する場合が多くあります。昼夜を問わず、ガラスや水たまり、雪、車等で太陽光が反射してくる場合も あります。被写体を適格にとらえ、また、CCDの焼きつけを防止にも自動絞りレンズは有効です。 ◆外部自動絞(オートアイリス)レンズには2タイプあります。 |
カメラ側よりコントロール信号が供給され、レンズの絞りが 駆動します。現在EIAJの規格配列により接続コネクターの ピン 番号が統一されています。 まれに、旧製品や、外国製品で配列の異なる場合があります。 個々のカメラの取り扱い説明書でご確認下さい。 |
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■D.D.駆動(EIAJ推奨配列)
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カメラ側より電源とビデオ信号が供給され、ビデオ信号と設定 された、信号レベル差を増幅して絞りを駆動します。 EIAJの推奨 配列はありますが接続コネクターのピン番号が レンズ・カメラ各 メーカーにより独自規格の場合があります。 接続前に必ずご点検 下さい。 ・入力電圧=POWER(電源) (DC8V〜16V:メーカーにより異なる)、 ・グランド=GND ・ビデオ(アイリス)信号=V 、VS、CTRL |
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■V.D.駆動(EIAJ推奨配列)
あります(EIAJ配列以外のタイプ)。 個々のカメラ取り扱い説明書でご確認下さい。 |
※ 自動絞対応カメラはDCドライブ専用(D.D.)、VIDEOドライブ専用(V.D.)、 SW切替両用、自動対応型があります。 ※※ 防犯・監視カメラの分野ではDCドライブ型が接続のミスも少なく一般的です。 |
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【AGC】 | AOUT GAIN CONTROLの略。 感度自動調整機能。照度不足の場合など、電子的に感度を増幅します。 低照度過ぎる(光量が足りない)と画像にノイズが出ます。 |
【ブルーミング】 | BLOOMING。強い入射光により過剰に発生した信号電荷が飽和状態になり画素からあふれて隣接素子、信号系に流れ込む現象。 |
【BNC】 | BIONET CONNECTERの略。 細心同軸ケーブル用コネクター。業務用の映像信号用。ロック式で外れ難い。 |
【CCD】 |
CHARGE-COUPLED DEVICEの略。 |
【CCIR】 | CONMITE CONSULTATIF INTERNATIONALE DES REDIOCOMMUNICATIONS(国際無線通信諮問委員会) の略。 |
【CCTV】 |
CLOSED-CIRCUIT TELEVISIONの略。 |
【CMOS】 | COMPLEMENTARY METAL OXIDE SEMICONDUCTORの略。 |
【CRT】 | CATHODE RAY TUBEの略。 |
【DSP】 |
DIGITAL SIGNAL PROCESSORの略。 |
【EDガラス】 |
ED(=EXTRA LOW DISPERSION:特殊低分散)ガラスは、 |
【EIA】 | ELECTRONIC INDUSTRIES ALLIANCE(アメリカ電子工業会) の略。 |
【インターレ-ス】 |
INTERLACE。CRT画像表示方式。 |
【HD-SDI】 | High Definition television-Serial Digital interface。 |
【IR】 |
IR(=INFRARED:赤外線) |
【NA】 | Numerical Aperture の略。開口数。 |
【NTSC】 |
NATIONAL TELEVISION SYSTEM COMMITTEE の略。 |
【PAL】 |
PHASE ALTEMATING LINEの略。 |
【スミア】 | SMEAR。CCDイメージセンサ特有の現象。周囲より極端に明るい被写体を撮影した際に「白飛び」する現象。 |
【RCA】 |
RADIO CORPORATION OF AMERICAの略。 |
【VARIFOCAL】 |
バリフォーカル・レンズ。 |
【蓄積型】 |
低速側の電子シャッターの名称。複数のフィールドを利用し、感度を上げる方式。 日本の地上波TV・VTRはNTSC方式で |
【重畳式】 |
電源重畳方式。同軸重畳方式。 |
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【映画系マウント】元来はフィルムを使用する映画撮影カメラ(=シネカメラ)のレンズマウントが発祥。 ・Cマウント[内径:25.4mm(=1in)・ピッチ:0.794mm(32山/1in)・フランジバック17.526mm] |
【放送用TVカメラ系マウント】従来はフィルム撮影(シネ)カメラだった素材が電子化された。 |
【マシンビジョンカメラ用レンズマウント】 |
[▲TOP] ©UNIEL-DENSHI [2008/02/12補足] |
A.マシンビジョン用インターフェース |
■産業用カメラ・インターフェース規格(抜粋):規格により、転送速度・ケーブル長・ソフトウェアが異なります。 |
インターフェース | ソフトウェア | ホスト 協会 |
コネクタ | ケーブル | ||||
必修 | オプション | 種類 | 本数 | 転送速度 | 最大長 | |||
Camera Link | なし | GenlCam(CLProtocol) | AIA | HDR 14PIN(PoCL-Lite) |
Lite |
1本 1本 2本 2本 2本 |
100Mbps 255Mbps 510Mbps 680Mbps 850Mbps |
10m 10m 10m 10m 7m |
Camera Link HS | GenlCam (GenAPI, SFNC, GenPC) |
GenlCam(GenTL) | AIA | SFP・SFP+ SFF-8470(InfinBand・CX4) 光ファイバー(※最長:300m) |
C2(CX4) C2-8本 F1(SFP) F1-8本 F2(SFP+) F2-8本 |
1本 8本 1本 8本 1本 8本 |
2,100Mbps 16,800Mbps 300Mbps 2,400Mbps 1,200Mbps 9,600Mbps |
15m 15m ※10m ※10m ※10m ※10m |
CoaXPress | GenlCam (GenAPI, GenTL, SFNC) |
IIDC2 | JIIA | Multiwa DIN BNC DIN 1.0/2.3 |
CX-1 CX-3 CX-6 4x CXP-6 6x CXP-6 |
1本 1本 1本 4本 6本 |
120Mbps 300Mbps 600Mbps 2,400Mbps 3,600Mbps |
105m 85m 35m 35m 35m |
GigE Vision | GenlCam (GenAPI, SFNC) |
GenlCam(GenTL) | AIA | 銅線イーサーネット |
1GigE 2x 1GigE 10GigaE Wi-fi |
1本 2本 1本 - |
115Mbps 230Mbps 1,200Mbps 25Mbps |
100m 100m 100m - |
USB3 Vision | GenlCam (GenAPI, SFNC, GenPC) |
GenlCam(GenTL), IIDC2 | AIA | Standard A(ホスト側ロック付) micro B(デバイス側ロック付) |
400Mbps以上 | 3-5m | ||
FireWire | IIDC | AIA | IEEE1394a IEEE1394b |
400Mbps 800Mbps |
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USB 2.0 |
B.マシンビジョン用規格団体(ホスト協会) |
■産業用カメラ・インターフェース規格: |
名称 | 地域 | 通信仕様 | 備考 |
JIIA (=Japan Industrial Imaging Association) | 日本 | IIDC2 | |
EMVA (=European Machine Vision Association) | 欧州 | GenPC (=Generic Control Protocol) | |
AIA (=Automated Imaging Associaton) | 北米 | GigE Vision |
■GenlCam (=Generic Interface for Cameras:カメラ向け汎用インターフェース) |
名称 | 仕様 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GenlCam |
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IIDC2 | IIDC後継規格:多種インターフェース対応 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
IIDC(旧) | ・IEE1394標準コントロールプロトコル規格 The 1394 Trade Association Instrumentation and Industrial Control Working Group, Digital Digital Camera Sub Working Group Instrumentation and Industrial Control Working Group(II-WG) of the 1394 Trade Association, Digital Camera Sub Working Group(DC-SWG) |
C.マシンビジョン用シャッターに関して |
■シャッター (※選択時の注意点[1.動いているものの撮影時・2.ストロボ照明による撮影時]) |
名称 | 仕様および特長・注意点 | |
ローリング・シャッター(ライン露光順次読み出し) | 1ラインから数ラインを1つのブロックにし、このブロックごとに映像を取得し、これらを組み合わせて |
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グローバル・シャッター(同時露光一括読み出し) | 全画素同時タイミングで映像を取得。動きの速い被写体でもブレの少ない鮮明な撮影が可能。 ※ 一般的にCCDカメラは「グローバル・シャッター」 CCD素子は部分読み出しが出来ないので、必然的にグローバル・シャッター。 |
D.マシンビジョン用センサー |
■主なマシンビジョン用センサーを紹介します。 [注釈1]:最大画素数を必ずしも全て使うとは限りません。 [注釈2]:フレームレートは、インターフェースと、利用素子数(部分読み出し)により変化します。 |
メーカー | センサ型番 | 素子 | 画素数 | 最大解像度 [注釈1] |
ピクセルサイズ (μm) |
センサ サイズ |
シャッター | フレームレート [注釈2] |
備考 |
SONY | IMX174 | CMOS | 2.35MP | 1,936x1,216 | 5.86 | 1/1.2" | グローバル | 166fps | |
IMX178 | CMOS | 6.41MP | 3,088x2,076 | 2.4 | 1/1.8" | グローバル | 58fps | ||
IMX249 | CMOS | 2.35MP | 1,936x1,216 | 5.86 | 1/1.2" | グローバル | 47fps | ||
IMX250 | CMOS | 5.04MP | 2,456x2,054 | 3.45 | 2/3" | グローバル | 85fps | ||
IMX252 | CMOS | 3.17MP | 2,056x1,542 | 3.45 | 1/1.8" | グローバル | 134fps | ||
IMX253 | CMOS | 12.3MP | 4,104x3,006 | 3.45 | 1.1" | グローバル | 36fps | ||
IMX255 | CMOS | 8.92MP | 4,104x2,174 | 3.45 | 1" | グローバル | 50fps | ||
IMX264 | CMOS | 5.04MP | 2,456x2,054 | 3.45 | 2/3" | グローバル | 36fps | ||
IMX265 | CMOS | 3.17MP | 2,056x1,542 | 3.45 | 1/1.8" | グローバル | 57fps | ||
IMX267 | CMOS | 8.92MP | 4,104x2,174 | 3.45 | 1" | グローバル | 33fps | ||
IMX273 | CMOS | 1.57MP | 1,448x1,086 | 3.45 | 1/3" | グローバル | 243fps | ||
IMX290 | CMOS | 2.12MP | 1,936x1,096 | 2.9 | 1/3" | グローバル | 120fps | ||
IMX304 | CMOS | 12.3MP | 4,104x3,006 | 3.45 | 1.1" | グローバル | 24fps | ||
ON semiconductor | PYTHON 480 | CMOS | 0.49MP | 808x608 | 4.8 | 1/4" | グローバル | 135fps | |
PYTHON 500 | CMOS | 0.48MP | 800x600 | 4.8 | 1/3" | グローバル | 1,000fps | ||
PYTHON 1300 | CMOS | 1.34MP | 1,280x1,024 | 4.8 | 1/2"" | グローバル | 1,000fps | ||
PYTHON 2000 | CMOS | 2.30MP | 1,920x1,200 | 4.8 | 2/3" | グローバル | 180fps | ||
PYTHON 5000 | CMOS | 5.31MP | 2,592x2,048 | 4.8 | 1" | グローバル | |||
AR1820HS | CMOS | 18.10MP | 4,912x3,684 | 1.25 | 1/2" | グローバル | |||
MT9P006 | CMOS | 4.92MP | 2,560x1,920 | 2.2 | 1/2" | グローバル ローリング |
|||
MT9P031 | CMOS | 4.92MP | 2,560x1,920 | 2.2 | 1/2" | グローバル ローリング |
|||
CMOSIS | CMV2000 | CMOS | 2.23MP | 2,048x1,088 | 5.5 | 2/3" | グローバル | 340fps | |
CMV4000 | CMOS | 4.19MP | 2,048x2,048 | 5.5 | 1" | グローバル | 180fps | ||
CMV8000 | CMOS | 8.38MP | 3,360x2,496 | 5.5 | 4/3" | グローバル | 104fps |
[▲TOP] ©UNIEL-DENSHI [2018/05/23加筆] |