トータルシステムコスト削減のための、BaslerのFPGA技術

CCDからCMOSへの移行、新たな画素設計とセンサー技術の向上による高画素・高速センサーの登場に伴い、従来よりも高精度でスピーディなアプリケーションを実現する事が出来るようになりました。
またCMOSセンサー自体の価格も低下している傾向があり、カメラメーカーは低価格で高性能なカメラを提供する事が求められるようになります。

この現状において産業用カメラの差別化は、画質に関わるFPGAの設計思想と、PCとの親和性や操作性の向上を求められるカメラドライバとSDKの品質が大きな要素となります。

例えば、同じCMOSセンサを搭載しているデジタルカメラが、必ずしも同じ画質を再現できるものではありません。この事からも、産業用カメラにおいてISP(ImageSignalProcess)の開発は、各カメラメーカのコア技術となっていることがわかります。

一方で、センサーのラインナップの増加と高精度化に伴い、カメラに付随する光学系の買い替えが、トータルとしてのビジョンシステムコストの増加を招いてしまうケースも少なくありません。

Baslerは「Total Cost of OwnerShip :総所有コストの最小化」という考え方のもと、ユニークな機能開発を最新のFPGA設計技術で実現し、光学系アクセサリの買い替えに伴うコストアップを抑えるソリューションを提案します。


画質の向上とコスト削減に貢献するBaslerの新機能:ビネッティング補正

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Baslerではこの度、ace U、ace Lの一部モデルに新機能「ビネッティング補正」を搭載しました。この機能を使用すれば、カメラのセンサーサイズに対してレンズのイメージサークルが小さい場合に発生する口径食を補正できるため、画質に影響を与えることなく、安価な小型レンズを使用することが可能です。

口径食が画像処理に及ぼす影響
画像処理を行う際、カメラのセンサーサイズに対してレンズのイメージサークルが小さい場合、口径食が発生します。これは画像の中心部から周辺部に向かって明るさが低下する現象で、画質に大きく影響する現象です。

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上記の画像のように、この現象が発生すると画面の周囲が暗くぼやけてしまうため、細かい検査が困難になります。多くの場合、対応イメージサークルの大きい、大型レンズに取り替えることで口径食は解決できますが、コストが増大してしまいます。

下記の画像は標準的なレンズとさまざまなサイズのセンサーの組み合わせ例です。レンズのポートフォリオとセンサーのポートフォリオを比較すれば、センサーに対しレンズのサイズが合っているかどうかが分かります。

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新登場のビネッティング補正機能とは
Baslerの「ビネッティング補正機能」(特許申請中)があれば、独自の手法でこのような不具合を補正する事で、レンズの交換にかかるコストを削減する為の機能です。この機能では、一度だけカメラのキャリブレーションを行い、撮影時にカメラ内に保存した補正値を自動的に適用します。その結果、レンズを大型のものへ変えなくとも、口径食を防いで画質への影響を抑える事ができます。またこの機能を使用する事での、フレームレートへの影響はありません。

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「ビネッティング補正」機能は、ace U、ace Lの一部のGigE対応モデルとUSB 3.0対応モデルでご使用いただけます。この機能により、特に下記のような1.1インチタイプの大型センサー搭載カメラに対しても、1インチタイプのレンズが使用可能となります。

1.1インチセンサー搭載カメラ一覧

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1インチ対応レンズ一覧

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※Basler取り扱いレンズラインナップはこちら


CCDカメラからの完全移行が可能な新型CMOSカメラ

ソニー社製CCDセンサーの生産終了を受け、CCDセンサー搭載カメラの後継機の選定に苦慮されているのではないでしょうか?
CMOSへの移行を本格化させてきましたBaslerは、豊富なラインナップから最適なCMOSカメラの選択肢を幅広く取り揃えおり、多くの場合には後継機が用意できます。しかし、ピクセルサイズや解像度、画質の観点で、CCDカメラの全ての機種において完全代替機となるモデルの取り揃えがあるわけではありません。
そこで、Baslerでは、新アルゴリズム(特許出願中)を開発し、EMVAデータに影響を与えることなく、従来のCCDセンサー搭載モデルと同じ光学性能を発揮できるソリューションを提供しています。

以下の比較画像が示すのは、ICX618CCDセンサ(1/4"サイズ)に対し、完全互換品となるCMOSカメラの実画像データを用いた比較です。

画像の比較①

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CMOSセンサー搭載機種の 「A」 と、CCDセンサー搭載機種の「B」 を比較すると、「A」 のacA720-290gmのほうが 「B」のacA640-120gmよりも視野角(FOV)が広くなっています。一方、「B」 と、CCDの代替センサーである 「C」の画角には差異がありません。

画像の比較②

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これらの画像も撮影環境は同環境です。しかし「B」のCCDモデル、「C」のCCD代替モデルと、「A」のCMOSモデルを比較すると、「B」と「C」の画像は、撮影距離、解像度、撮影範囲がすべて同じです。

画像の比較③

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上記は輝度値のヒストグラムの比較です。画角や撮像範囲だけでなく輝度値においても、CCDモデルの「B」とCCD代替モデルの「C」のヒストグラムには、ほぼ差がないことが分かります。
これは例えば、ICX618カメラを10台利用した時に 1台だけこの技術を用いたCMOSカメラが紛れていたとしても気が付かないレベルであることを意味しています。従来の光学系をそのまま踏襲し、管理工数を低減させることに貢献できる点で優れた機能と言えます。

これらの画期的なCCD完全置き換えセンサーは、VGAクラスのGigEカメラとしてリリースすべく、開発中の技術となります。実際の製品版のリリース時期に関しましては、追加情報をお待ち下さい。

今号で紹介したように、Baslerでは様々な課題に対するソリューションとして、多くの新しいFPGA技術の開発に取り組んでいます。是非一度、Baslerの誇るドライバ「pylon」で、新しいカメラ技術をお試しください。


Baslerカメラ最大50%OFF!クリアランスセール実施中!

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展示会や貸出し用のデモ機として活躍してきたBasler製品と、CCDセンサ搭載製品を中心に、クリアランスセールを開催しております。最大50%オフ、期間限定、現品限りとなります。
全て即納可能製品となります。年度末の予算で是非ご検討ください。


IIoT Times更新情報

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