センサの比較

	エリアセンサ	ラインセンサ
センサ形状
	CCD素子が縦横方向に並び、二次元的に 画像の撮影ができる。	CCD素子が横一列に並び、一次元的 な画像の撮影しかできない。
画素数	画素数 30万画素(640×480画素) ～500万画素程度(2456×2058画素)がメイン 最大2000万画素(5344×4008画素)	1024画素 ～7450画素程度がメイン 最大16384画素

ラインセンサはあまりなじみが無いかもしれませんが、身近なラインセンサにはコピー機などがあります。
コピー機は２組の鏡を絶妙に動かしながら、光学的な撮影距離を変えずにスキャン（移動撮影）しているので、興味があれば動作を覗いて見ると良いでしょう。

ラインセンサは何と言っても高解像度の画像を撮影できるので、魅力があるのですが、ワークを移動しながら撮影しないといけないため、エリアセンサに比べどうしても撮影システムが複雑になってしまいます。

また、エリアセンサのフレームレートは３０～１００fps程度、ラインセンサは3kHz程度、露光時間にするとエリアセンサは10～30mSec、ラインセンサは300μSec程度。

もちろん例外はあるのですが、ここで大事なのは露光時間（フレームレート、スキャンレート）は実に１００倍！近く異なるということ。
その分だけラインセンサでは明るく、ちらつきの無い照明が必要となります。

このように↓

ラインセンサで撮影した画像がしましまになってしまう場合は、蛍光灯のチラつきの影響の場合が多いです。

センサの種類にはＣＣＤとＣＭＯＳタイプがありますが、高解像度で高速フレームレートのエリアセンサとなるとＣＭＯＳタイプのカメラが多くなってきています。が、ＣＭＯＳタイプでは欠陥画素（明らかに感度の悪い画素）があるのがつきものです。
カメラによってはカメラの内部でこの欠陥画素を補正してしまうものもあるので分かりづらい場合もありますが、、欠陥検査などにＣＭＯＳのカメラを使おうとすると、どうしてもこの欠陥画素が邪魔をするので、ご注意下さい。というよりは使わない方が良いと思います。

【欠陥画素の例】

周りより白い部分や黒い部分が欠陥画素（画像を拡大表示しています）

また、ＣＭＯＳにはグローバルシャッタとローリングシャッタというのがあり、グローバルシャッタは全画素を同時に露光するのに対し、ローリングシャッタでは横１ラインごとに順次露光していくので、動いている被写体を撮影すると被写体が歪んでしまいます。安いＣＭＯＳカメラでは、このローリングシャッタのカメラが多いのでご注意下さい。

エリアセンサ向きな撮影方法

エリアセンサは撮影システムが簡単に組めるので、まずはオススメなのですが、ラインセンサでは撮影が困難なものには、製造ラインから流れてくるワークの撮影などがあります。

ラインセンサ向きな撮影方法

ラインセンサは１度に１ライン分しか撮影できないのですが、それを逆手に取ると、円筒物の撮影には向いています。
ラインセンサの場合（下図、右側）、円筒の影の影響を受ける事なく撮影する事が出来ます。

また、ワークの送り方向には画素数をいくらでも取れるので、フィルムやシート、ガラス、鉄板などの長尺物の撮影には最適です。

ガラスやフィルムの検査などにおいては、１台のカメラだけでは解像度が不足する場合があるので、ラインセンサを横１列に並べて撮影する場合もあります。

まとめ

エリアセンサやラインセンサ、ＣＣＤやＣＭＯＳにはそれぞれ特徴があるので、撮影の要求に合わせてお選び下さい。
また、デジカメの世界では画素数が多い程、良いカメラのようになっていますが、画素数が多いほどフレームレートやスキャンレートが遅くなったり、画素数が多いと画素サイズも小さくなりがちで、一般に感度も悪くなるので、ご注意下さい。
ようは、適材適所なのです。

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ロータリーエンコーダには大きく分けて、出力するパルスの種類の違いにより

• インクリメンタルエンコーダ
• アブソリュートエンコーダ

の２種類があります。
また、今回は回転用のロータリーエンコーダについて解説していますが、直線的な移動量を制御するための、リニアエンコーダというのもあります。
身近なロータリーエンコーダとしてはマウスのホイール部分もロータリーエンコーダの一種です。

インクリメンタルエンコーダ

特徴 エンコーダの軸が１回転するごとにエンコーダ分解能分のパルスが出力されます。 アブソリュートエンコーダに比べて安価。 Ａ相、ＡＢ相、ＡＢＺ相出力タイプがあります。 出力信号にはオープンコレクタ、ラインドライバ（RS-422）出力などがあります。 エンコーダ呼称のパルス数[パルス/回転]は１相あたりのパルス数をさします。 高分解能のパルス数が必要な場合、Ａ相、Ｂ相の各立上り、立下り信号をカウントし、パルス数を通常の４倍カウントする場合があります。この手法を ４逓倍と言います。 ラインセンサカメラと組合せてエンコーダを使う場合は一般に、このインクリメンタルエンコーダが用いられます。

※上図は模式図です。実際のエンコーダではＡＢ相用のスリットは共通のスリットを用いて、パルスの９０°位相をずらした位置に受光センサが配置されます。

エンコーダの回転方向

エンコーダを軸側から見て、時計回りをＣＷ（Clock Wise）、反時計回りをＣＣＷ（Counter Clock Wise）と言います。

 AB相、ABZ相のエンコーダであれば、エンコーダの回転方向を認識する事ができます。

逆にA相のみのエンコーダだと、回転方向は認識できません。

エンコーダがＣＷ方向に回転しているとき、Ｂ相のパルスはＡ相よりも１パルスの波長の1/4だけ遅れて出力されます。

これにより、Ａ相立上り→Ｂ相立上り→Ａ相立下り→Ｂ相立下り→Ａ相立上り・・・という順番でパルスが出力されます。

エンコーダがＣＣＷ方向に回転しているとき、Ａ相のパルスはＢ相よりも１パルスの波長の1/4だけ遅れて出力されます。これにより、Ｂ相立上り→Ａ相立上り→Ｂ相立下り→Ａ相立下り→Ｂ相立上り・・・という順番でパルスが出力されます。

このように、回転方向がＣＷ方向、ＣＣＷ方向と異なると、出力されるＡ相、Ｂ相のパルスの立上り、立下りの順番が異なることから、回転方向が判断できます。
Ｚ相は１回転につき、１パルスだけ出力され、回転角度の基準（原点）や回転数のカウントに使用されます。
ただし、Ｚ相の位置は見た目分かりづらい物が多く、Ｚの位置を調整するのは困難な場合が多いので、
Ｚ相を原点復帰（イニシャライズ）用に使うことはまれで、別途、フォトセンサを付けるのが一般的です。

アブソリュートエンコーダ

特徴 エンコーダの回転角度に合わせて、回転角度を取得することができます。 電源投入時でもイニシャライズ（原点復帰）処理を必要としません。 回転角度は２進数で取得でき、たとえば１回転を２５６分解能の出力のときは８ビット出力となります。 主にサーボモータなどに使われています。

主なエンコーダメーカ

• ネミコン
• マイクロテック・ラボラトリー
• オムロン