ボードカメラとは
ボードカメラとは、基板に取り付けることを目的としたカメラです。
一般的には接続用の基盤上にレンズがついているカメラがあることが多くなります。多くの製品では、カメラにCOMS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) イメージセンサが使用されていますが、CCD (Charge-Coupled Device) カメラが使用されている製品もあります。
一辺20mm程度のものが基本です。使用されているセンサの画素数に応じて、取得される画像や映像の鮮明さが異なります。
ボードカメラの使用用途
ボードカメラは、カメラによって情報処理や監視をする装置に多く使用されます。使用例としては、PCやタブレットのカメラ、ドライブレコーダーのカメラ、実験装置の付属のカメラなどです。
製品によって、接続端子の種類や、送信される映像情報の規格の種類、対応している光の波長の種類が異なっており、それらを考慮して適切に選定する必要があります。また、サイズや動作時に使用する電力量、画素数なども考慮に入れることが大切です。
ボードカメラの原理
ボードカメラはCOMSイメージセンサ、接続端子、センサから得られた画像処理装置や端子からの出力の規格に変換する処理装置などで構成されています。集光のためのレンズがついているものも多いです。
動作時は、レンズによって集光された光がCOMSイメージセンサに照射され、色の強度によって電気信号が出力されます。その電気信号をノイズを除去し、それらをUSBなどの出力の規格に合う様に変換され、接続端子から出力されます。出力のデータをもとに、ボードカメラが接続されている基板の他の装置が動作する仕組みです。
COMSイメージセンサは、赤、緑、黄の色の強度に応じて画素数の数だけ電気信号が出力され、その出力がノイズや急激な勾配の変化などを緩和します。そのため、画像の正確さは、画素数と処理のアルゴリズムによって決まります。
ボードカメラの選び方
1. 解像度
ボードカメラの解像度とは、画像やビデオの詳細さや鮮明さを表す指標です。解像度は通常、ピクセル数で表され、水平方向と垂直方向のピクセル数の組み合わせで表現されます。
例えば、1920×1080の解像度は水平方向に1920ピクセル、垂直方向に1080ピクセルの解像度を持つことを意味します。使用する環境や必要な映像の品質に合わせて、適切な解像度を選ぶことが重要です。
2. イメージセンサーのタイプ
ボードカメラのイメージセンサーには、CMOSとCCDの2つの主要なタイプがあります。CMOSセンサーは個々のピクセルにアナログ信号を処理する回路を備えており、高速な読み出しや機能の統合が可能です。一般的に、コンシューマーレベルのボードカメラや一般的なアプリケーションに使用されます。
一方でCCDセンサーはイメージセンサーチップ上に光電変換素子が直接配置されており、アナログ信号を非常に正確にキャプチャすることができます。そのため、高い画像品質を必要とする専門的な用途や低光環境での撮影に使用されることがあります。
3. レンズ
ボードカメラのレンズは、焦点距離、視野角、可変焦点と固定焦点、光学性能などの観点から選ぶことが望ましいです。特に視野角はどのくらいの範囲をカバーできるのかも重要ですが、広範囲であれば詳細な情報が欠ける場合もあるため、使用目的と撮影環境に合わせた適切なものを選ぶ必要があります。
また、将来の撮影ニーズに合わせてレンズの交換頻度が高くなれば、レンズの交換のしやすさも重要となってきます。
4. インターフェース
インターフェースは、ボードカメラを接続するために重要です。一般的なインターフェースとして、USB、HDMI、イーサネットなどが挙げられます。
自身の保有する端末やシステム、デバイスとの互換性を確認し、適切なインターフェースを選択することが必要です。カメラの購入時に付属されるケースがほとんどですが、必ず付属している訳ではないため購入時に確認します。
参考文献
https://www.baslerweb.com/jp/
https://www.hamamatsu.com/jp/ja/product/cameras/board-level-cmos-cameras/index.html