CMOSイメージセンサーが産業用カメラの未来を切り拓く：その特長と用途｜最新トレンド

産業用カメラ向けのイメージセンサーとして、市場には CCDセンサーとCMOSセンサーの2種類があります。いずれのセンサーが適切かは用途によって異なりますが、CMOSセンサーは未来の技術としてトレンドになりつつあります。CMOSセンサーはエリアスキャンカメラとラインスキャンカメラ向けに近年大きく進歩しており、フレームレートとノイズレベルが改善していることからこれは当然のことであると言えます。2015年の始めごろから、CMOSセンサーは未来のセンサーとして一般に認識されるようになっています。

センサーの具体的な役割

CCD（Charge Coupled Device：電荷結合素子）センサーとCMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor：相補型金属酸化膜半導体)センサーはいずれも光（光子）を電気信号（電子）に変換しますが、その技術的構造に主な違いがあります。Baslerでは、カメラの用途に応じてこの2種類のセンサーの中から最適なものを選んでいます。

多くの場合でCCDセンサーよりも優れている最新のCMOSセンサーの特長

近年大きな進化を遂げ、多くの場合でCCDセンサーを上回るようになっているCMOSセンサーは、高い速度（フレームレート）と解像度（ピクセル数）を誇り、省電力であるほか、最近ではノイズ性能や量子効率、色再現性がさらに向上し、従来はCCDセンサーが使用されていた用途にもCMOSセンサーが進出しています。

また、CMOS技術の進歩やCMOSセンサーの高いコストパフォーマンスが産業用マシンビジョンにとってますます魅力的になってきており、特にその非常に高いフレームレートと妥協のない画質は、現世代のCMOSの大きな注目ポイントとなっています。

近年におけるこれらの進展から、将来的な展開についても大きな期待が寄せられています。

高速（フレームレートが高い）
高解像度（ピクセル数が多い）
広いダイナミックレンジ
省電力
優れた低ノイズ性能
優れた量子効率
優れた色再現性
高いコストパフォーマンス

以上のような特徴を持っていることから、現在のCMOSセンサーは今後も伸びていくと見られます。

CCDとCMOSの比較：BaslerのマーケティングディレクターHenning Tiarksから見た市場の最新トレンド

USB 3.0インターフェースと新型CMOSセンサーの組み合わせが普及していく中、CCDセンサーはもはや用済みなのか？

いいえ、そんなことはありません。特にインターフェースのみを交換する場合、CCDセンサーにもまだまだ活躍の余地があります。既存のセンサーの残しつつ、インターフェースのみを交換することで、交換にかかわる作業やコストの削減につながります。CCDセンサーをそのまま使用することで、迅速かつ安全に交換作業を行うことができるのです。

CMOSセンサーへの移行に伴う課題

カメラ―メーカーにとって、CMOSセンサーへの移行にはいくつかの難しい技術的課題が伴い、新型センサーを業界基準である29mm×29mmの大きさのカメラに搭載しなければならないほか、ハウジング内に収まる他の電子回路やハードウェアも準備する必要があります。この課題を解決しない限りは、新型センサーを既存のサイズのカメラに組み込めないため、本当のメリットを発揮することができません。2つ目の課題は性能に関するものです。CMOSセンサーの小型化に成功した後は、その性能を十分に引き出す必要があります。その必須条件として、Gigabit Ethernet以外にUSB 3.0も採用しなければなりません。この2種類のインターフェースをコンパクトなカメラの中に搭載することは非常に難しいことなのです。

Henning Tiarks - Director of Marketingのイメージ

現代のカメラ市場におけるCMOSセンサーの存在感の拡大

現代のカメラやカメラ技術の未来には、非常に明るい兆しが見られます。最も興味深いのは、新たに登場したCMOSセンサーがカメラ市場においてますます受け入れられるようになっていることです。非常に優れた画質とフレームレートを誇るCMOSセンサーは、新次元のコストパフォーマンスを実現しています。

解像度に関する今後の大きな進展

CMOSセンサーが登場したことで、VGAから5メガピクセルまでの標準的な解像度のほか、これを超える解像度の実現が期待されています。CMOSセンサーはマシンビジョンの既存と新規を含めたあらゆる用途だけでなく、工場を飛び出して医療や高度道路交通システムなどの用途でも採用されるようになると見られます。さらに、新型CMOSセンサーとUSB 3.0インターフェースを組み合わせることで、最高の性能を発揮し、USB 3.0の普及拡大につながることも明らかです。

画質に関する取組み

もちろん、画質は常に重要視されるものです。市場の要望に合わせて新型CMOSセンサーの画質を向上させることは、メーカーにとって大きな課題であり、そのためにはCMOSセンサーの技術に精通している必要があります。技術的なノウハウさえあれば、高速かつ高画質でコンパクトな最高のカメラを作り出し、かつてないコストパフォーマンスを実現することができるでしょう。これこそがまさにBaslerが現在取り組んでいる目標でもあるのです。

ビジョンシステムコンフィギュレーター

Baslerカメラの中からお好きなモデルを選択できるビジョンシステムコンフィギュレーター。センサー種別、解像度、レンズマウントを含め、さまざまな要件から絞り込みを行うことも可能です。

ご要望に合ったシステムが構築できるビジョンシステムコンフィギュレーターをぜひお試しください。

このトピックの詳細については、当社のホワイトペーパー「CMOSとCCD：光を信号に変換する方法に見られる小さな違い」をご覧ください。