撮像素子は、あまり聞かない言葉でも、日常生活に欠かせない部品です。というのも、スマートフォンや携帯電話のカメラに撮像素子が使用されています。

しかし、製造業での活用の仕方がわからない人も多いでしょう。そこで、本記事では、撮像素子の特徴や製造業の活用の仕方について解説します。また、開発メーカや各社の代表的な製品も紹介しますので、導入するときの参考としてください。

また、製造業で撮像素子を導入して、

• 省力化、省人化してコストダウンしたい
• 検査レベルを高めて品質価値を高めたい

というご希望がございましたら、お気軽に画処ラボまでお問い合わせください。ルール型画像処理からＡＩによる画像処理まで、ご希望に対して幅広い対応が可能です。

１．撮像素子とは何か

撮像素子とは、光を電気信号に変換する半導体センサです。別名では「画像センサ」や「イメージセンサ」と言われています。人間の目にある網膜のような役割をしている部品です。

おもにデジタルカメラや一眼レフなどで撮影した画像をデジタルデータに変換するための部品で、カメラ内部に組み込まれています。

撮像素子は「CCDセンサ」と「CMOSセンサ」の2種類あります。それぞれの特徴は、次のとおりです。

	特徴
CCDセンサ	画質が良い 単一アンプでノイズが少ない 読み出し速度が遅い 製造コストが高価
CMOSセンサ	低消費電力 製造コストが安価 読み出し速度が速い

以下それぞれの特徴を詳しく解説します。

（1）CCDセンサ

CCDとは「Charge Coupled Device」の略です。日本語で「電荷結合素子」と言います。また、電荷が素子間をバケツリレーすることから電荷結合を呼ばれ、「受光素子」と「CCD転送路」で構成されています。

CCDの表面に受光素子を敷き詰め、受光素子のひとつひとつが光の強弱を感じます。感じ取った光を電荷として蓄えて、CCD転送路で一斉に素子間を移動します。

CCDセンサの特徴は、画質が良いことです。単一のアンプを使用しているのでノイズが少なく、鮮明な画像になります。

短所としては電荷を別々にしているため、読み出し速度が遅くて高速化が困難であることと、製造コストが高価であることです。

（2）CMOSセンサ

CMOSとは「Complementary Metal Oxide Semiconductor」の略です。日本語で「相補性金属酸化膜半導体」と呼ばれています。

CMOSは受光素子のひとつひとつにアンプと組み合わせ、個々のアンプで電荷を増幅させて出力します。

それぞれにアンプを組み合わせることで、スイッチのONとOFFが素早くできるので読み出し速度が速くて消費電力が少ないことが特徴です。

２．製造業における撮像素子の立ち位置

この章で撮像素子はどのような市場で活躍しているか、どのように使用しているかをご紹介します。まず、製造業で撮像素子が活躍しているところは「マシンビジョンカメラ」を使用した検査や測定などです。

キヤノンITソリューションズ株式会社の調査結果によると、撮像素子が活躍している市場は以下6つです。

• 半導体、FPD(フラットパネルディスプレイ)
• 観察、測定
• 基板実装
• 製紙、印刷
• 食品、薬品
• 自動車関連

以下でそれぞれについて解説していきます。

（1）半導体、FPD(フラットパネルディスプレイ)

撮像素子をもっとも多く活用している市場は「半導体、FDP」分野です。
半導体やFPDの製造は、設計図通りに組み立てられていることを保証するために多数の検査や測定が行われています。それらの検査や測定に撮像素子を使用しています。

（2）観察、測定

観察、計測の市場は、樹脂製品などの分野です。
撮像素子、照明、画像処理システムを活用して「外観検査」や「製品寸法測定」などで多数使用されています。

（3）基板実装

基板実装は、人による目視検査で問題を発見するのが困難です。基板実装に使用する部品のひとつひとつが小さいため、撮像素子を使用して「製品検査」を行います。
また、ロボットと組み合わせることで、基板実装を自動化することも可能です。

（4）製紙、印刷

製紙や印刷の市場では、紙に付着した異物や印刷が正しくされているかの検査に撮像素子を使用しています。
印刷された文字などをひとつひとつ人間が検査しては生産が追いつかないため、高速かつ確実な検査に撮像素子が活躍しています。

（5）食品、薬品

食品や薬品の市場では、細かな異物を検出するのに撮像素子を使用しています。
食品や薬品は、人が口にいれるものなので異物を混入させるわけにはいきません。しかし、大量生産するものをひとが検査すると、異物を見逃してしまう可能性があります。
撮像素子を活用すると異物の見逃しを未然に防ぎ、品質を安定させることが可能です。

（6）自動車関連

自動車の製造に使用される部品は数万点もあり、検査を自動化するために撮像素子を活用しています。
また製造段階だけではなく、近年では自動運転化や安全性能を向上させるため、自動車に撮像素子を組み込む技術が急増しています。

３．撮像素子の開発メーカと製品特徴

ここからは撮像素子を独自で開発しているメーカと代表的な製品の特徴をお伝えしていきます。どのようなメーカや製品特徴があるのかの参考にご覧ください。

（1）キヤノンマーケティングジャパン株式会社

デジタルカメラや一眼レフなどの一般カメラ製品で有名な企業です。COMSセンサを使用したマシンビジョンカメラを独自で開発・販売しています。

代表的な撮像素子は「3U5MGXS CMOSセンサー」で、歪みの少ない撮影が可能です。COMSセンサに「グローバルシャッタ」機能を搭載することで、高速で移動する被写体を歪みなく正確に撮影できます。

（2）ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社

音楽やゲームなど日常生活に馴染みのある企業のグループ会社です。マシンビジョンカメラや撮像素子の開発・販売をしており、スマートフォンで使用する撮像素子のシェアトップの企業です。

代表的な撮像素子は「カラー偏光CMOSイメージセンサー」で、撮像素子に偏光フィルタを組み込んでいます。光の反射を抑えるために別途偏光フィルタを使用する必要が無く、画像処理システムと組み合わせて簡単に偏光処理することが可能です。

（3）浜松ホトニクス株式会社

光センサデバイスや光学機器の製品を製造・販売している企業です。さまざまな撮像素子を独自で開発して販売しています。

代表的な撮像素子は「裏面入射型CCDイメージセンサ」で、真空紫外域や赤外域に感度があるセンサです。幅広い撮像素子の取り扱いがあるため、使用用途に合った撮像素子の選択が可能です。

４．撮像素子に関するご相談は画処ラボへ

撮像素子の製造業での使用用途は、マシンビジョンカメラに組み込んで使用します。

撮像素子の特徴や製造業での使い方がわかっていても、自分の会社でどのように活用すれば良いかわからないなどでお困りの人は、お気軽にFAプロダクツの画処ラボまでお問い合わせください。

【特徴】
FAプロダクツは年間200台もの実績がある関東最大級のロボットシステムインテグレーターです。一貫生産体制をとっており、設計から製造までをワンストップで対応。費用・時間にムダなく最適化を行うことができます。

また、お打ち合わせから原則1週間以内に「お見積りとポンチ絵」をご送付。

【ポンチ絵とお見積りのサンプル】

テキストやお電話だけでは伝わりづらいゴールイメージを共有し、スピード感を持った対応を心がけています。

また、同社の「画処ラボ」では、画像処理を用いた外観検査装置の導入に特化し、ご相談を受け付けています。従来は目視での官能検査に頼らざるを得なかった工程の自動化をご検討の際などにご活用ください。

【所在地】
茨城県土浦市卸町2丁目13-3
TEL.050-1743-0310(代表)
FAX.050-3156-2692(代表)
https://jss1.jp/

【営業品目】

• 産業用ロボット
• 生産設備合理化・省力化の設計及び製作
• 基板電気チェッカーや貼合・折曲など
• 治具の設計・製作

【実績】
ＮＭ社（電子部品の製造販売）、ＨＳ製作所（情報通信・社会産業・電子装置・建設機械・高機能材料・生活の各システム製造販売）、ＴＴ社（ショッピングセンターなどリテール事業）、ＳＭ社（自動制御機器の製造・販売）、ＯＲ社（自動車安全システムの製造販売）

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