High-Sensitivity industrial cameras

高感度画像処理カメラ

照明条件が悪い場合でも、画像ノイズが少ない高画質のビデオ画像を撮影するための必須アイテム。

高感度マシンビジョンカメラは、高速撮影や照明が不十分な夜間に精度の高い撮影が求められる場合など様々なシーンで威力を発揮します。カメラには、CCDまたはCMOSセンサーが搭載されています。

高感度カメラとは

芝が短いグリーンに落ちたゴルフボールを見つけることは簡単です。芝がやや長いフェアウェイに落ちた場合でも、ボールはよく見えます。しかし、長い芝が生い茂ったラフに落ちた場合は、ボールを目で捉えて見つけることが困難になります。
画像処理カメラと画像データの世界にこのロジックを当てはめると、芝の長さは光を画像として捉える際に生じる「ノイズ」に相当します。

芝が長ければ長いほど、ボールを見つけにくくなるのと同様に、ノイズが多ければ多いほど、実際の信号を認識することが困難になります。ノイズがほとんどなければ(芝が短く刈られている状態)、対象物(ボール)を簡単に検出できます。カメラが「ノイズの多い」画像を撮影した場合は、必然的に対象物が見えなくなってしまいます。周囲の環境における障害が少ないほど、ボールを見つけることは簡単になるのです。

芝の中のボールを検出できなくなる限界点を表す「検出限界しきい値」は、芝がボールと同じ高さに達した時の値と定義できます。同様に、ノイズが信号と同じ大きさであれば、画像データにある対象物をノイズと識別することがほぼ可能です。この信号とノイズの比率は、信号ノイズ比(SNR)と呼ばれています。上記で説明した検出しきい値のSNRは1になります。このSNRが高くなるほど、対象物を検出しやすくなります。
それぞれの対象物によってカメラのセンサーで生成された信号は、カメラのピクセルに照射された光の量によって変わります。光が弱い場合は、信号が非常に弱くなります。カメラ内部の電子回路は、弱い信号でも増幅するように設計されているため、信号のデジタル化と送信を効率的に行うことが可能です。しかし、唯一の問題点として、処理の際に必要な信号とともにカメラから送られてくる障害となるノイズも増幅されてしまいます。SNRについては、増幅によって変化することはありません。

これは、特に高感度マシンビジョンカメラにおいては大きな問題となります。なぜなら、これらのカメラでは強い信号増幅が行われるためです。画像が強く増幅された場合でも高い解像度を得るためには、これらのカメラのSNRができるだけ高くなるように設計する必要があります。このため、設計が優れているカメラでは、ノイズができるだけ低く抑えられています。信号ノイズに関する基本性能が良いカメラは、SNRが高くなり、対象物を認識しやすくなります。

高いSNRを実現するために極めて重要な要因となるのは、光をできる限り効率的に電気信号に変換するセンサーの能力です。いくつの光子からいくつの電子が生み出されるかを評価したものを量子効率(QE)と呼びます。例えば、最近のセンサーは光子100個から電子60個を生み出しますが、この場合のQEは60%となります。センサー技術の継続的な改善により、さらに高い70%程度のQEの実現が可能になると見られます。

高感度画像処理カメラについてご不明点がある場合は、ご遠慮なくお問い合わせください。お客様の用途に合ったカメラを喜んでご提案させていただきます。
 
次に訪問したときにデータを再び記入する必要なくファイルをダウンロードするには、cookiesをアクティブにしてください。