マシンビジョン向けイメージセンサーの選定：用途に応じた解像度、シャッター方式、およびレンズの組み合わせ
解像度、シャッター、分光感度、およびインターフェース帯域幅は、いずれもメガピクセル数ではなく、検査課題に合わせて最適化されています。
検査タスクから逆算してイメージセンサーを選定します。必要な特徴点の解像度によってピクセルピッチが決まり、動作プロファイルによってシャッターの種類が決まり、照明戦略によって分光感度が決まり、処理速度によってインターフェースの帯域幅に対するフレームレートが決まります。レンズの選定はその後に行います。レンズはセンサーのフォーマットをカバーし、実用F値においてピクセルピッチを解像できなければなりません。そうしなければ、センサーの解像度が無駄になってしまいます。
How Much Resolution Does the Inspection Task Need?
Resolution requirement comes from the smallest feature you must detect, not an arbitrary megapixel target. Reliable detection needs 3 to 5 pixels across the feature. A 50µm defect sampled at 3 pixels needs roughly 17µm per pixel in object space, which sets the field of view a given sensor resolution can cover at your working distance.
Work the chain in order: feature size sets the sampling requirement, sampling plus field of view sets the pixel count, and pixel count plus format sets pixel pitch. Jumping to "more megapixels" oversizes the optics, the interface, and the processing budget without improving detection.
A 25MP sensor sampling a feature that only needed 5MP wastes interface bandwidth and per-unit cost with no accuracy benefit. Undersizing is the more expensive mistake to discover late: a sensor that cannot resolve the required feature forces a full camera and lens respin.
Calculate required pixel pitch before comparing sensor part numbers. Two sensors with the same megapixel count but different formats have different pixel pitches, and pixel pitch, not megapixel count, determines whether your lens can resolve the feature at all. Commonlands sizes each lens it recommends to the sensor's pixel pitch, not only its format. See spatial resolution in machine vision for the full sampling-to-lens-MTF chain.
Global Shutter vs Rolling Shutter for Machine Vision
グローバルシャッターはすべての画素を同時に露光しますが、ローリングシャッターは、マイクロ秒からミリ秒に及ぶ読み出し期間にわたって、行ごとに順次露光を行います。静止した被写体の場合、この違いは目に見えません。しかし、カメラに対して相対的に動くもの（被写体、カメラ、あるいはその両方）がある場合、最初の行と最後の行のサンプリングの間に被写体の状態が変化してしまうため、ローリングシャッターでは幾何学的歪みが生じます。
Strobed illumination needs care but not a long pulse. If the strobe fires while only part of the array is integrating, only those rows record the flash, producing a bright band with dark rows above and below it. The control variable is exposure time, not strobe length: set the exposure longer than the full readout so a window exists where every row integrates at once, then fire the short strobe inside that window. A short pulse still freezes motion.
The tradeoff comes down to motion. Use global shutter when the camera or object moves during exposure (conveyors, robotics, pick-and-place, strobed illumination, precision measurement). A 200mm/s conveyor moves 0.2mm during a 1ms readout, a real error for a 10µm feature. Use rolling shutter when nothing moves during readout: document capture, static label reading, kiosk scanning, and cost-sensitive embedded modules.
| 因子 | グローバルシャッター | ローリングシャッター |
|---|---|---|
| 動きに対する許容度 | 読み出しのスキューや揺れは見られない。モーションブラーは依然として露光時間に依存する。 | 速度および表示時間に応じたスケールのずれと揺れ |
| ストロボ照明 | 短パルスに対応 | Short pulses work, but only in the window where all rows integrate together (set exposure longer than readout); otherwise banding |
| 一般的な費用 | 高くなります。これは、ピクセルごとに1つの蓄積用コンデンサが必要となるため、ダイ面積が増えるからです。 | 特定の解像度およびピクセルピッチでの解像度を低くする |
| 低照度感度 | ピクセルピッチが同じ場合、QEがわずかに低くなることもしばしばある（旧式の設計） | 多くの場合、ピクセルピッチが同じであれば、QEが高く、ノイズが低くなる |
| 一般的なマウントの組み合わせ | Cマウント、大判フォーマット、絞り調整可能 | M12、コンパクトな組み込みモジュール |
| 代表的なセンサー | IMX253、IMX264、IMX568、AR0234 | IMX477、OV5640、IMX415、IMX678 |
Shutter type also correlates with lens mount: global shutter cameras in higher-accuracy industrial systems commonly pair with C-mount lenses, whose adjustable iris ring gives depth-of-field control (practical because illumination is usually programmatically controlled). Rolling shutter sensors dominate compact embedded modules paired with M12 lenses for size and weight. The Commonlands M12 vs C-mount vs CS-mount guide covers the full tradeoff.
Pixel Size vs Lens Resolving Power
Pixel pitch is the center-to-center distance between adjacent pixels. Smaller pixels pack more resolution into a given sensor format, but each pixel captures less light and the lens must deliver higher contrast at finer spatial frequencies to resolve detail at pixel scale. A sensor's resolution is only as good as the lens resolving it: pair a small-pixel sensor with a lens specified for a lower-resolution sensor and you get soft detail no amount of sensor resolution recovers.
Diffraction sets a hard limit on lens sharpness regardless of lens quality, and it scales directly with F-number.
Commonlands specifies each lens for a target sensor resolution and pixel pitch, so a matched pick resolves the sensor it is rated for. The aperture-versus-depth-of-field tradeoff this creates is covered in full in f-number in machine vision.
NIR Sensitivity and Illumination Strategy
Sensor spectral response should follow the illumination strategy, not the other way around. Standard silicon CMOS sensors retain meaningful quantum efficiency into the near-infrared, typically out to 1000–1100nm, but most machine vision cameras ship with an IR-cut filter installed to preserve visible-light color accuracy.
If your system illuminates with 850nm or 940nm LEDs (common for covert lighting, low-visible-light environments, or combined day and night operation), remove the IR-cut filter or specify a NIR-optimized variant. Then confirm the sensor's QE curve at your chosen wavelength rather than assuming uniform NIR sensitivity across parts.
850nm sensors keep higher QE than 940nm variants on most silicon, at the cost of a faint visible red glow that is sometimes undesirable in public-facing installations. 940nm is invisible to the eye but loses roughly half the QE, so it needs brighter illumination or a faster aperture to compensate. Match sensor, filter, and illuminator wavelength as one decision, not three: a NIR-sensitive sensor behind a standard visible bandpass filter gains nothing from the illuminator.
Confirm image circle and lens coating compatibility with your NIR band. See bandpass filter machine vision for lens-side filter selection, and browse the Commonlands filter collection for stocked bandpass and IR-cut options.
Frame Rate vs Interface Bandwidth
Frame rate is a function of sensor resolution and interface bandwidth together, not sensor speed alone. A 25MP sensor over GigE Vision maxes out below 10 fps; the same sensor over CoaXPress at 25 Gbps sustains 45 fps or more. A high-resolution sensor chosen without confirming the interface meets the resolution spec but misses the throughput spec.
| インターフェース | 代表的な帯域幅 | ケーブルの長さ | 最適なサイズ |
|---|---|---|---|
| USB 3.0 Vision | 380 MB/s | ~5m | 卓上型および実験室用システム、簡単な統合 |
| GigE Vision | 125 MB/s | 100m（標準イーサネット） | 解像度やフレームレートが低いシステム、ケーブル長が長い場合、ポートあたりのコストが低い場合 |
| 10GigE Vision | 1.25 GB/s | 長距離通信、切り替えコストの増加 | USB 3.0よりも長いケーブル配線が必要な高解像度システム |
| CoaXPress | レーンあたり最大12.5 Gbps（約1.56 GB/s） | 複数レーンの構成が利用可能です | 最高解像度かつ最高フレームレート。専用のフレームグラバーが必要です。 |
Commonlands engineering can size the lens once the sensor and interface are fixed.
Sensor Format and Lens Coverage
Sensor format is the physical size of the imaging area. The diagonal measurement sets how large a lens image circle you need. If the image circle is smaller than the sensor diagonal, the corners receive no light, producing vignetting.
Larger sensor formats capture a wider field of view at a given focal length, or let you use a longer focal length to hold the same field of view with a shallower depth of field. See sensor size and lens compatibility for the format-to-dimension reference and the vignetting math.
| センサーフォーマット | センサーの例 | ピクセルピッチ | 典型的なMP | コモンランズ・レンズ |
|---|---|---|---|---|
| 1/2.8インチ | IMX327 | 2.9µm | 2～5 MP | M12レンズ |
| 1/4インチ | OV5640 | 1.4µm | 5 MP | M12レンズ |
| 1/2.3インチ | IMX477 | 1.55µm | 12 MP | M12レンズ |
| 1/1.2インチ | IMX585 | 2.9µm | 8メガピクセル | Cマウントレンズ |
| 2/3インチ | IMX264 | 3.45µm | 5 MP | Cマウントレンズ |
| 1.1" | IMX253 | 3.45µm | 12 MP | Cマウントレンズ |
| 1/2.6インチ | AR0234 | 3.0µm | 2.3 MP | M12レンズ |
| 1/1.8インチ | IMX547 | 2.74µm | 5 MP | Cマウントレンズ |
| 1.1インチ～1.2インチ | IMX532、GMAX0505 | 2.5～2.74µm | 16～25 MP | Cマウントレンズ |
2/3インチセンサー対応のレンズは、1.1インチセンサーではどの絞り値でも顕著な四隅のヴィネット現象が発生します。この問題は幾何学的なものであり、被写界深度によるものではないため、絞っても画角の不一致は解消されません。レンズの仕様は常にセンサーフォーマットと同等かそれ以上であるようにしてください。レンズのフォーマットをセンサーより大きくしても問題はありませんが、不要なコストがかかる可能性があります。
Recommended Lenses by Sensor Format
For machine vision sensors up to the 1.1 inch format, Commonlands stocks a matched lens in each band below. Each row lists the stock lens whose rated format and resolution meet or exceed the sensor, taken from the sensor format table above. Coverage comes from each lens's rated image format, not from field-of-view math done on this page.
| センサーフォーマット帯 | おすすめ | マウントとEFL | なぜこれが適しているのか |
|---|---|---|---|
| 組み込み型、最大1/1.7インチ（OX08B40、AR0821クラス） | CIL059 6mm 低歪み M12 | M12、5.9mm | 最大1/1.7インチ、F/1.7で4～6MPに対応。この明るい開放F値は、低照度環境向けの組み込みモジュールに適しています。 |
| 埋め込み・密閉型、最大1/1.8インチ | CIL034 IP67 3.2mm M12 | M12、3.25mm | 最大1/1.8インチ対応、5～10MPのバリエーションがあります。IP67の防塵・防水性能は、このSKUに固有のものであり、すべてのM12レンズに共通する仕様ではありません。 |
| 1.1インチ 1200万画素 産業用（IMX253、IMX304） | CIL508 8mm Cマウント | Cマウント、8mm | Rated for 1.1" 12MP at F/2.4 with an adjustable iris. Wider field than the CIL512 at the same working distance. |
| 1.1インチ、1200万画素の産業用カメラ、より長い撮影距離 | CIL512 12mm Cマウント | Cマウント、12mm | CIL508と同じ1.1インチ・12MPの撮影範囲を持ち、作動距離が長いため、より狭い視野を確保できます。 |
| 1.1"–1.2" high-resolution, 20–25MP (GMAX0505, IMX541) | CIL542 12mm 25MP Cマウント | Cマウント、12mm | 25MPで2.5µmの画素ピッチを実現。MTF値が高く画素サイズの小さいセンサーに最適化されており、性能が過小評価されがちなレンズでも細部まで鮮明に捉えます。 |
ここで取り上げた1.1～1.2インチフォーマットよりも大きなセンサー（35mmフォーマットのラインスキャンセンサーなど）には、シュナイダーやツァイスなどのメーカーが提供するFマウントまたはM42規格のレンズが必要です。Commonlandsでは、このクラスの製品は取り扱っておりません。
Confirm coverage on your sensor at your working distance with the field of view calculator, and check the sensor diagonal against each lens image circle before you commit.
よくある質問
マシンビジョンに適したイメージセンサーはどのように選べばよいでしょうか？
データシートではなく、まず検査タスクから検討を始めましょう。解像しなければならない最小の細部、露光中に被写体やカメラが動くかどうか、照明帯域（可視光または近赤外線）、そしてプロセスに必要なフレームレートを明確にします。これら4つの要件を明確にすることで、メガピクセル数だけを比較する前に、候補となるセンサーのリストを絞り込むことができます。
グローバルシャッターとローリングシャッターの違いは何ですか？
Global shutter exposes every pixel at the same instant. Rolling shutter exposes rows sequentially over a readout period lasting microseconds to milliseconds. For a static scene the difference is invisible. For anything moving relative to the camera, rolling shutter introduces skew, wobble, or flash banding.
マシンビジョンには、どの程度のピクセルピッチが必要ですか？
Divide your smallest feature by 3 to 5 pixels for reliable detection, then work backward through your magnification to the required pixel pitch at the sensor. Solve aperture and pixel pitch together, not independently.
私の用途には、NIR感応型センサーが必要でしょうか？
Choose a NIR-sensitive sensor and remove or bypass the IR-cut filter when your illumination uses 850nm or 940nm LEDs, common for low-visible-light environments or combined day and night operation. Confirm the sensor's QE curve at your wavelength rather than assuming uniform NIR sensitivity.
Commonlandsのレンズを自分のセンサーに合わせるにはどうすればよいですか？
Identify your sensor format and pixel pitch, then choose a Commonlands lens rated for that format or larger.
Use the Commonlands field of view calculator to confirm coverage at your working distance, and the depth of field calculator to check depth of field at your aperture. Contact Commonlands engineering if you are still unsure.
お使いのセンサーに合うレンズ選びでお困りですか？
Commonlands Engineeringでは、お客様がハードウェアを決定する前に、センサーフォーマット、ピクセルピッチ、シャッターの種類、作動距離に合わせて最適なレンズをご提案いたします。