머신 비전을 위한 이미지 센서 선정: 용도별 해상도, 셔터 유형 및 렌즈 조합
해상도, 셔터, 분광 감도 및 인터페이스 대역폭은 각각 메가픽셀 수보다는 검사 작업에 맞춰 설정됩니다.
검사 과제를 역으로 추적하여 이미지 센서를 선택하십시오. 필요한 특징 해상도는 픽셀 피치를 결정하고, 동작 프로파일은 셔터 유형을 결정하며, 조명 전략은 분광 감도를 결정하고, 공정 속도는 인터페이스 대역폭에 따른 프레임 속도를 결정합니다. 렌즈는 그 다음 단계에서 고려해야 합니다. 렌즈는 센서 포맷을 커버해야 하며, 작동 F-값에서 픽셀 피치를 분해할 수 있어야 합니다. 그렇지 않으면 센서의 해상도가 제대로 활용되지 못합니다.
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
글로벌 셔터는 모든 픽셀을 동시에 노출시키는 반면, 롤링 셔터는 마이크로초에서 밀리초에 이르는 판독 기간 동안 행 단위로 순차적으로 노출합니다. 정지된 장면의 경우 이 차이는 눈에 띄지 않습니다. 그러나 카메라에 대해 상대적으로 움직이는 대상(피사체, 카메라, 또는 둘 다)이 있는 경우, 첫 번째 행과 마지막 행이 샘플링되는 사이에 장면이 변하기 때문에 롤링 셔터는 기하학적 왜곡을 유발합니다.
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.
| 요인 | 글로벌 셔터 | 롤링 셔터 |
|---|---|---|
| 동작 허용 오차 | 판독 스큐나 흔들림은 없으며, 모션 블러는 여전히 노출 시간에 따라 달라집니다. | 속도와 표시 시간이 반영된 편차 및 흔들림 측정 |
| 스트로브 조명 | 짧은 펄스와 호환 가능 | Short pulses work, but only in the window where all rows integrate together (set exposure longer than readout); otherwise banding |
| 일반적인 비용 | 더 커집니다. 픽셀당 저장용 커패시터가 하나씩 추가되면 칩 면적이 늘어나기 때문입니다. | 주어진 해상도와 픽셀 피치에서 더 낮음 |
| 저조도 감도 | 동일한 픽셀 피치에서 QE가 다소 낮은 경우가 많습니다(구형 설계). | 동일한 픽셀 피치에서 QE가 더 높고 노이즈가 더 적은 경우가 많습니다 |
| 일반적인 마운트 조합 | C-마운트, 더 큰 포맷, 조리개 조절 가능 | M12, 소형 임베디드 모듈 |
| 일반적인 센서 | 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.
| 인터페이스 | 일반적인 대역폭 | 케이블 길이 | 가장 적합한 |
|---|---|---|---|
| USB 3.0 Vision | 380 MB/s | ~5m | 벤치탑 및 실험실 시스템, 간편한 통합 |
| GigE Vision | 125 MB/s | 100m (표준 이더넷) | 저해상도 또는 저프레임률 시스템, 긴 케이블 배선, 포트당 낮은 비용 |
| 10GigE Vision | 1.25 GB/s | 장거리 주행 시, 전환 비용이 더 많이 든다 | USB 3보다 더 긴 케이블 길이가 필요한 고해상도 시스템 |
| CoaXPress | 레인당 최대 12.5 Gbps (~1.56 GB/s) | 다중 레인 구성 지원 | 최고의 해상도와 최고 프레임 속도; 전용 프레임 그래버가 필요합니다 |
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.
| 센서 형식 | 센서 예시 | 픽셀 피치 | 전형적인 MP | 커먼랜즈 렌즈 |
|---|---|---|---|---|
| 1/2.8인치 | IMX327 | 2.9µm | 2~5 MP | M12 렌즈 |
| 1/4인치 | OV5640 | 1.4µm | 5 MP | M12 렌즈 |
| 1/2.3인치 | IMX477 | 1.55µm | 12 MP | M12 렌즈 |
| 1/1.2인치 | IMX585 | 2.9µm | 8 MP | C-마운트 렌즈 |
| 2/3인치 | IMX264 | 3.45µm | 5 MP | C-마운트 렌즈 |
| 1.1" | IMX253 | 3.45µm | 12 MP | C-마운트 렌즈 |
| 1/2.6인치 | AR0234 | 3.0µm | 2.3 MP | M12 렌즈 |
| 1/1.8인치 | IMX547 | 2.74µm | 5 MP | C-마운트 렌즈 |
| 1.1인치–1.2인치 | IMX532, GMAX0505 | 2.5–2.74µm | 16–25 MP | C-마운트 렌즈 |
2/3인치 센서용으로 설계된 렌즈는 1.1인치 센서에서 모든 조리개 값에서 눈에 띄는 모서리 비네팅 현상이 발생합니다. 이 문제는 피사계 심도 효과가 아닌 기하학적 문제이기 때문에 조리개를 조여도 화각 불일치 현상은 해결되지 않습니다. 렌즈 사양은 항상 센서 포맷과 일치하거나 이를 초과해야 합니다. 렌즈 포맷을 더 크게 선택하는 것도 문제없이 작동하지만, 불필요한 비용이 발생할 수 있습니다.
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.
| 센서 포맷 대역 | 최고의 선택 | 마운트 및 EFL | 왜 적합한가 |
|---|---|---|---|
| 임베디드형, 최대 1/1.7인치 (OX08B40, AR0821 등급) | CIL059 6mm 저왜곡 M12 | M12, 5.9mm | 최대 1/1.7인치, F/1.7에서 4~6MP를 지원합니다. 이 빠른 조리개는 저조도 환경의 임베디드 모듈에 적합합니다. |
| 매립형 및 밀봉형, 최대 1/1.8" | CIL034 IP67 3.2mm M12 | M12, 3.25mm | 최대 1/1.8" 규격, 5~10MP 모델로 제공됩니다. IP67 방수·방진 등급은 이 SKU에만 적용되는 사양이며, 모든 M12 렌즈에 공통적으로 적용되는 특성은 아닙니다. |
| 1.1인치 12MP 산업용 (IMX253, IMX304) | CIL508 8mm C-마운트 | C-마운트, 8mm | Rated for 1.1" 12MP at F/2.4 with an adjustable iris. Wider field than the CIL512 at the same working distance. |
| 1.1인치 12MP 산업용, 더 넓은 촬영 범위 | CIL512 12mm C-마운트 | C-마운트, 12mm | CIL508과 동일한 1.1인치 1,200만 화소 화각을 제공하며, 작동 거리가 더 길어 더 좁은 시야각을 확보할 수 있습니다. |
| 1.1"–1.2" high-resolution, 20–25MP (GMAX0505, IMX541) | CIL542 12mm 25MP C-마운트 | C-마운트, 12mm | 25MP 해상도에서 2.5µm 픽셀 피치를 구현합니다. MTF가 높은 소형 픽셀 센서와 잘 어울리며, 이러한 센서에서는 성능이 과소평가된 렌즈를 사용할 경우 디테일이 손실됩니다. |
여기서 소개한 1.1~1.2인치 포맷보다 큰 센서(예: 35mm 포맷 라인 스캔 센서 등)의 경우, 슈나이더(Schneider)나 자이스(Zeiss)와 같은 업체에서 생산한 F-마운트 또는 M42 규격의 광학 부품이 필요합니다. 커먼랜즈(Commonlands)는 해당 규격의 제품을 취급하지 않습니다.
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.
자주 묻는 질문
머신 비전에 적합한 이미지 센서는 어떻게 선택해야 할까요?
데이터시트부터가 아니라 검사 작업부터 시작하십시오. 식별해야 하는 가장 작은 특징을 정의하고, 노출 중에 피사체나 카메라가 움직이는지, 조명 대역(가시광선 또는 근적외선), 그리고 공정에 필요한 프레임 속도를 확인하십시오. 이 네 가지 사항에 대한 답을 구하면, 메가픽셀 수치를 비교하기 전에 센서 후보 목록을 좁힐 수 있습니다.
글로벌 셔터와 롤링 셔터의 차이점은 무엇인가요?
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.
머신 비전에는 어떤 픽셀 피치가 필요한가요?
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.
제 용도에 NIR 감지 센서가 필요한가요?
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 렌즈를 내 센서에 어떻게 맞춰야 하나요?
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.
센서에 맞는 렌즈를 고르는 데 도움이 필요하신가요?
Commonlands 엔지니어링은 고객이 하드웨어를 확정하기 전에 센서 포맷, 픽셀 피치, 셔터 유형 및 작동 거리에 맞는 최적의 렌즈를 추천해 드릴 수 있습니다.