Sensor의 비교

Area sensor Line sensor
센서 모양 エリアセンサ形状 ラインセンサ形状
CCD소자가 가로, 세로 방향으로 배열되어 2차원적 영상촬영이 가능함 CCD소자가 가로방향으로 일렬로 배열되어 1차원적인 영상촬영만 가능합니다.
픽셀수 주로 30만화소(640×480픽셀)
~500만화소(2456×2058픽셀)가 많이 사용되며, 최대 2500만 화소(5120×5120픽셀)가 있음.		 주로 1024화소 ~ 7450화소가 사용되며, 최대 17824화소의 센서가 있음

Line sensor는 경험이 없는 분이 대부분일 듯합니다만, 주변에서 쉽게 찾을 수 있는 Line sensor는 복사기와 같은 것이 있습니다.
복사기는 2set의 거울을 절묘하게 움직이면서 광학적안 촬영거리를 변경하지 않고 스캔(이동촬영)을 하는 것으로 한번쯤 어떻게 동작하는지 확인 해보는 것을 추천 합니다.

Line sensor는 무엇보다도 고해상도 영상을 촬영 할 수 있는 점이 매력이 있습니다만, 물체를 이동하면서 촬영해야 함으로 Area sensor와 비교하여 촬영 방식이 복잡 하다는 단점이 있습니다.

또한 Area sensor의 Frame rate는 30fps ~200fps인 것에 비해, Line sensor는 3kHz정도 임으로 노광시간을 계산해 보면 Area sensor는 10~30mSec, Line sensor는 300μSec정도가 됩니다.

물론 예외도 있습니다만, 여기에서 중요한 것은 노광시간(Frame rate, Scan rate)이 실제100배! 정도차이가 있다는 것을 알 수 있습니다.
이 때문에 Line sensor는 밝고, 균일한 조명이 필요하게 됩니다.

아래와 같이↓

area-line-sensor

Line sensor로 촬영한 영상이 체크무늬로 촬영이 되는 경우는 형광등의 깜빡임이 영향을 주는 경우가 많습니다.

Sensor의 종류에는 CCD와 CMOS 가 있으며 고해상도의 Area sensor에서 고속 카메라인 경우는 CMOS 타입이 대부분 입니다만, CMOS 타입의 센서는 결함픽셀(눈에 띄게 감도가 나쁜 픽셀)이 있는 것이 단점 입니다.
카메라에 따라서는 카메라 자체 기능으로 이런 결함 픽셀을 보정하는 카메라도 있어 결함이 보이지 않는 경우에 많음 으로 결함검사 등에 CMOS 카메라를 사용하는 경우에는 숨겨진 결함 화소가 있다는 점에 주의 바랍니다. 만약 1픽셀의 휘도값으로 결함을 검사하는 어플리케이션에는 사용하지 않는 것이 좋습니다.

【결함픽셀의 예】

주변에 비해 흰점 또는 흑점이 많은 결함 화소( 영상을 확대해서 표시합니다. )

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또한 CMOS에는 Global, Rolling 라는 두가지 타입의 셔터가 있어 Global 셔터는 전체 화소를 동시에 노출이 가능한 것에 비해 Rolling 셔터는 가로방향으로 1라인씩 노출을 순차적으로 하는 방식으로 움직이는 피사체를 촬영하면 피사체가 비뚤어져서 촬영이 됩니다.  저가의 CMOS 카메라의 경우는 Rolling 셔터 방식이 많으니 주의 바랍니다.

 

Area sensor에 맞는 촬영 방법

Area sensor는 촬영 방법이 간단하여 정지 물체를 촬영하는 경우가 많으나 아래와 같이 생산라인에서 이동하는 물체를  촬영할 경우에도 사용하는 경우도 있습니다.

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Line sensor에 맞는 촬영 방법

Line sensor는 한번에 1라인만 촬영이 가능하며, 아래와 같은 원통형 물체의 촬영에 유리합니다.
Line sensor 의 경우 ( 아래 그림, 우측) 원통의 그림자의 영향을 받지 않고 촬영을 할 수 있습니다.

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또한, 물체의 배송 방향으로 무한대로 촬영이 가능함으로 필름, 시트, 유리, 철판 등의 긴 물체의 촬영에 유리합니다.

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유리 및 필름 검사 등에 있어서는 1대의 카메라로 해상도가 부족한 경우에는 아래와 같이 여러대의 카메라를 가로로 배열하여 촬영하는 경우도 있습니다.

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정리

Ares sensor와 Line sensor, CCD, CMOS에는 각각 특징이 있음으로 요구 조건에 맞는 센서를 선택할 필요가 있습니다.
또한 디지털 카메라에서는 화소수가 만을 수록 좋은 카메라라는 인식이 있습니다만 화소수가 많을 수록 Frame rate과 Scan rate가 늦어지거나 픽셀 크기가 작아지기 쉬워, 일반적으로는 감도가 나빠지게 됨으로 주의가 필요합니다. 결론적으로 적재적소가 중요합니다.