マシンビジョン用FAカメラ講座

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　■マシンビジョン用FAカメラ門講座

マシンビジョン用・工業用・FAカメラの基礎知識の入門講座です。マシンビジョン用のレンズ選定には、[■メガピクセルレンズ講座]も合わせてご覧下さい。

　0.目次

　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

　E.撮像素子サイズ
　その他：関連項目　[■メガピクセルレンズ講座]

　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
インターフェース	必修	オプション	ホスト協会	コネクタ	種類	本数	転送速度	最大長
Camera Link	なし	GenlCam(CLProtocol)	AIA	HDR 14PIN(PoCL-Lite) SDR, HDR 26PIN(カメラリンク) MDR 26PIN	Lite Base Medium Full 80-bit	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銅線イーサーネット(ロック付) 10Gbitイーサーネット　(ダイレクトアタッチ)	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
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

・産業用カメラの制御および画像撮影のための、メーカーに依存しない標準化されたプログラミングインターフェースを提供。　GenlCamgは使用されるインターフェース技術(GigE Vision、USB3 Vision、USB 2.0など)に依存しない。

・構成要素
GenApi 　　(=Generic Application Programing Nyerface)		カメラの各種設定に関する規定 (カメラ全機能の説明と解釈をカメラから指定されるXML構成ファイルを使って表現)
GenTL (=Generic Transport Layer)		カメラの画像データ転送(Transport Layer)の規格 (カメラの接続と画像撮影の制御のための一般的なインターフェースを定義)
SFNC (=Standard Feature Naming Convention)		カメラの機能名の標準化規格 (カメラ機能の命令の統一(＝Standard Feature Naming Convention)) ※ 各メーカーはSNFCに従わない固有の機能を追加可能(差別化・非互換)

CLProtocol
1. カメラの設定	GenApiが担当
2. カメラからの画像転送	GenTLが担当
3. ユーザーIFの提供
4. イベントの伝達
5. 画像付加データの転送

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１つの映像にする。ブロック内は同時タイミングだが、各ブロックごとに若干の時間差が生じる。この為、スピード速い被写体は形が歪む(動体歪み)。ストロボ使用時、残像・明暗差が発生する。　※ 一般的にCOMSカメラは「ローリング・シャッター」　　CMOS素子は全画素読み出し・部分読み出しも可能。　　グローバル／ローリングの切替えが可能なモデルもある。 ※※ COMSのグローバル・シャッターの問題点　　　・動体歪み　　　・ストロボ使用時の残像・明暗差　　　・ピクセルサイズが大きい　　　・複雑・高価なセンサ技術が必要　　　・高温・長時間の露光で「ホットピクセル(点灯しっぱなしの点)」が発生
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	2,562x1,944	2.2	1/2.5"	グローバルローリング
	MT9P031	CMOS	4.92MP	2,562x1,944	2.2	1/2.5"	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
	CMV12000	CMOS	12MP	4,096x3,072	5.5	APS(1.76")	グローバル	300fps

　D.撮像素子サイズ

■主なマシンビジョン用センサーの素子サイズを紹介します。レンズ選定に必要です。
　・撮像素子は、「4：３」・「１：１」「１６：９」等、縦横比が異なります。通常、「対角線のサイズ」で表します。
　　[注]ただし、1"型素子の対角線は、「1インチ＝2.54cm」では、ありません。昔の撮像管(真空管)の直径を表した名残で、映る範囲ではありません。
　・通常の「デジカメ」の様な素子の他に、「ラインセンサー」素子もあります。コピー機・スキャナ等のセンサーと同等です。

●撮影素子イメージサイズ(単位：mm)

●ラインセンサーイメージサイズ(単位：mm)