カメラセンサーサイズのガイド

CMOSセンサーのサイズは、カメラの性能にどのような影響を与えるのでしょうか？

Sensor format sets the light-collecting area, and it drives physical size, cost, and lens requirements. It does not by itself set low-light SNR or dynamic range. Those come out of quantum efficiency, fill factor, full-well capacity, read noise, dark current, the exposure time and f-number you run, and the processing behind the sensor. Format is one input to that budget. Every camera project weighs it against the rest.

Larger pixels collect more photons per pixel, but that becomes better low-light performance only under a fair comparison: same f-number, same exposure time, same scene irradiance, comparable quantum efficiency and pixel architecture, and the same output resolution after any binning or downsampling. Compare two sensors at matched output resolution and the per-pixel advantage often shrinks.

A larger sensor also needs a lens with a larger image circle, and holding image quality and corner illumination across that wider field is the harder design problem. M12 lenses cover sensors up to 1/1.8 inch typically, with select designs to 2/3 inch, while C-mount lenses carry the formats above that.

なぜデジタルカメラのセンサーフォーマットの種類はこれほど分かりにくいのでしょうか？

このフォーマットタイプの分類体系は、CCDやCMOSセンサーが登場する以前に製造されていたビデオカメラ用管に由来しています。これらのヴィディコン管では、管や電極を固定する機械的構造物のため、有効陰極領域の外側に不透明な領域が存在していました。

撮像領域は、ビディコン管の外径よりも著しく小さかった。固体CCDセンサーがビディコン管に取って代わった際、メーカー各社は、既存のレンズシステムとの互換性を維持するため、従来のフォーマット命名規則を引き継いだ。その結果、現代のセンサーフォーマットの名称は、センサーの実際の寸法ではなく、同じイメージサークルを生み出すビディコン管の相当直径を表すものとなっている。

フォーマットタイプと実際のセンサーサイズの間には、どのような数学的な関係があるのでしょうか？

We've done our best to fit a "modern-day" curve to the format names, using commonly agreed upon datapoints of 1" = 16.0mm, 1/2" = 8.0mm, 1/3" = 6.0mm, 1/4" = 4.5mm, then cross-referencing as many other articles as possible. Treat that fit as a convenience, not a definition: the format names are a historical list inherited from tube diameters, not a continuous function of sensor diagonal.

That is why the curve breaks between the 1/2" and 1/2.3" format sizes, and why the chart below still carries the legacy "image dissector" label for the tube diameter. When the number matters, take width and height from the sensor datasheet or from the reference table below.

センサーフォーマット一覧表

The table below lists common CMOS sensor formats with nominal dimensions. Active area varies between manufacturers and between parts sold under one label. Use the table for orientation and the datasheet active area for any calculation.

センサーフォーマットに合わせてレンズを選ぶにはどうすればいいですか？

The lens image circle must equal or exceed the sensor diagonal. A full-frame fisheye lens is no exception: it is specified to cover the diagonal, and accepting barrel distortion does not substitute for coverage. A circular fisheye is the deliberate exception, since its image circle is designed to fall inside the sensor's short side.

A "1/2 inch" rating is shorthand for an image circle near 8mm, not a guarantee of coverage. Coverage is a criterion: ask what relative illumination and MTF the vendor still holds at the edge of that circle, and at which aperture, wavelength, and conjugate. Two lenses carrying the same format label can differ at the corner once the criterion is fixed. Run a sensor past the rated circle and the corners darken or go black.

Running a lens on a sensor smaller than its rated format is common and usually safe optically, but coverage alone is not compatibility. Chief ray angle, the sensor cover glass and filter stack, working distance, MTF over the field you actually use, mechanical clearance behind the mount, and the narrower field of view all still have to check out.

For embedded vision applications with sensors up to 1/1.8" format (8.9mm diagonal), M12 mount lenses provide compact, cost-effective solutions. For larger sensor formats, C-mount lenses extend coverage beyond what most M12 optics reach, and many C-mount models add an adjustable iris and focus ring for depth-of-field control.

自分の用途にはどのセンサーフォーマットを選べばよいでしょうか？

センサー形式の選択は、解像度の要件、感光性のニーズ、設置スペースの制約、および予算によって決まります。以下の指針を参考にしてください。

• 移動型ロボット（1/4インチ～1/1.7インチ）：コンパクトなセンサーは、ロボット用途向けの軽量なM12レンズとの相性が良い。ナビゲーションには、広い視野角を優先する。
• 自動車用ビジョン（1/2.8インチ～1/1.7インチ）：コンパクトな筐体と低照度性能のバランスを実現。自動車用M12レンズは、堅牢な設計を採用しています。
• Machine Vision (1/1.7" to 1"): Larger formats provide more area for a given pixel pitch. Global shutter is a pixel and readout architecture choice, available in both small and large sensors. Global shutter sensors in 2/3" and 1" formats pair with C-mount lenses for precision applications.
• 監視用（1/3インチ～1/2インチ）：実績のあるレンズの入手性が確保された、コストパフォーマンスに優れたフォーマットです。監視用レンズは、昼夜を問わず最適な性能を発揮するように設計されています。

露光は、F値、ゲイン、モーションブラーとどのように相互作用するのでしょうか？

Sensor format sets the physical area available to collect light, but how much light actually reaches each pixel in a given frame comes down to exposure: image-plane irradiance multiplied by integration time. Aperture, transmission, and spectrum act through the irradiance term; sensor gain sits outside exposure, a readout setting that changes no photons. Image-plane irradiance scales with 1/(f/#)², so each full stop increase in f-number (for example F/2.8 to F/4) roughly halves the light reaching the sensor. See the f-number guide for the full derivation.

露光時間を長くすることは、絞り値の縮小によって失われた光量を補う一つの方法ですが、その一方で、撮影中に被写体やカメラが動いた際に生じるブレも長引くことになります。一般的なコンベアの速度である200～500mm/sの場合、露光時間を1ms延長すると、被写体に約0.2～0.5mmのモーションブラーが生じます。当社の「モーションブラーガイド」および「カメラ露光ガイド」では、このトレードオフがビジョンシステムの検出精度にどのような影響を与えるかについて解説しています。

Sensor gain, the third adjustment, acts at readout, not on exposure. Analog gain, ahead of the analog-to-digital converter, suppresses only the noise added after the gain stage: ADC and quantization noise. Read noise accumulates across the reset, source-follower, column-amplifier, and ADC stages; noise already at the gain input is amplified with the signal, not suppressed. No gain setting collects photons the optics never delivered, and analog gain costs headroom at the bright end. Digital gain rescales values that were already converted, so it raises brightness and visible image noise together.

Because full-well capacity scales with pixel area, though full-well density is sensor-specific, sensors with larger pixels, which for a given resolution come from larger formats, hold more signal headroom before gain-driven noise becomes limiting. This is one more reason format selection is a system-level tradeoff, not just a field-of-view decision.

よくある質問

なぜ1/2.8インチのセンサーは、1/2.8インチの大きさではないのでしょうか？

「インチ」という表記は、1950年代のヴィディコン式テレビカメラ管に由来しています。この規格名は、有効撮像領域ではなく、ガラス管の外径を指すものでした。機械的な取り付け構造の都合上、有効な陰極領域は管の直径の約3分の2に過ぎませんでした。

固体センサーが真空管に取って代わった際、メーカー各社は既存のレンズシステムとの下位互換性を確保するため、従来の名称体系を引き継ぎました。「1/2.8インチ」のセンサーの対角線長はおよそ6.4mmであり、0.357インチ（9.07mm）とは程遠い値です。

センサーフォーマットから画角をどのように計算すればよいですか？

視野角の計算には、フォーマットタイプを直接使用しないでください。フォーマットの指定はあくまで近似値であり、メーカーによって異なります。代わりに、データシートに記載されている実際のセンサー寸法を使用してください。

Angle of view needs both the sensor dimension and the focal length: AoV = 2 × arctan(sensor_dimension / (2 × focal_length)), for a rectilinear lens focused near infinity. Linear field of view then needs a working distance: FOV = 2 × WD × tan(AoV / 2). Both are pinhole approximations. At finite conjugates the image distance exceeds the focal length, so work from magnification instead. Use our Field of View Calculator with actual sensor width or height in millimeters.

より小さいセンサーフォーマット用のレンズを使用すると、どうなるのでしょうか？

レンズのイメージサークルはセンサー全体をカバーできないため、ヴィネット（四隅の暗さ）が発生します。その程度はフォーマットの不一致によって異なります。1/2インチセンサーに1/3インチのレンズを装着すると、四隅の暗さが顕著になる場合があります。また、2/3インチセンサーに1/2インチのレンズを装着すると、深刻なヴィネットが発生します。

Always select a lens rated for your sensor format or larger. A 2/3" lens on a 1/3" sensor uses only the central portion of the image circle, which is optically safe, but coverage alone is not compatibility: check chief ray angle, the cover glass stack, rear clearance, and the narrower field of view before calling the pairing good.

用途に応じて必要な焦点距離をどのように計算すればよいですか？

Start with the far-conjugate approximation: Focal Length ≈ (Working Distance × Sensor Width) / Scene Width. It treats the lens as a pinhole, which is close enough when the object sits many focal lengths away.

Imaging a 2-meter wide scene from 3 meters with a 1/2.8" sensor (5.1mm width) gives 3000mm × 5.1mm / 2000mm = 7.65mm, so a 7.5mm or 8mm lens. At short working distances use the thin-lens form f = WD × m / (1 + m), with magnification m = sensor width / scene width and WD measured from the object-side principal plane. Use our EFL Calculator to check both.

F値は露出やモーションブラーにどのような影響を与えるのでしょうか？

F値は、単位時間あたりにセンサーに届く光の量を決定します。像面照度は1/(f/#)²に比例するため、絞り値が大きい（F値が小さい）ほど、より短い時間で同じ露出レベルに達します。

露光時間を短くすると、被写体の速度に露光時間を掛けた値にほぼ比例して生じる動きのブレが軽減されます。絞りを絞ると、露光時間を長くする（ブレが増える）、被写界を明るくする、あるいはセンサーのゲインを上げる（ノイズが増え、ダイナミックレンジが狭くなる）という選択肢の中から、いずれかを選ばざるを得なくなります。

Commonlands社は、カメラモジュール一式を組み立てることができますか？

はい。Commonlandsでは、光学設計、センサーの組み込み（ソニー、オムニビジョン、オンセミ）、レンズホルダーの選定、およびフォーカス調整やネジロックを含むモジュール全体の組み立てを含む、カメラモジュールの組み立てサービスを提供しています。

年間100台から10万台以上までの生産に対応しています。仕様については、当社のエンジニアリングチームまでお問い合わせください。