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我們發現有不少客戶對幀率與曝光時間不是非常了解，以至於在設計飛拍視覺系統(On-The-Fly)時往往不知道該如何下手，這篇就來跟大家詳細聊聊系統設計時應該掌握的一些重點觀念。

幀率的英文是“Frame Rate”，縮寫為“FPS”，指的是相機一秒鐘能拍幾張影像；曝光時間的英文是“Exposure Time”，描述的是相機拍攝一張影像需要多久時間。

影視行業對於幀率與曝光時間有嚴格的要求，因為不同的幀率與曝光時間搭配拍攝出來的結果，人眼在觀看時就能察覺出異狀；太流暢太清晰的畫面人眼觀看反而會覺得很突兀，加入適度的動態模糊(Motion Blur)反而能讓人眼觀看時感覺畫面更加流暢。而機器視覺拍攝的目標則是追求極致的清晰，兩者側重點不同。


一台相機能達到的最高幀率與最低曝光時間是在設計時就決定好的，而最長曝光時間則是取決於當下的幀率是多少，通常是幀率的倒數。

例如一款工業相機，它的最高幀率是600fps，最低曝光時間是5μs。當它在300fps工作時，可以設定的曝光時間區間則會是5μs~3.3ms，這個3.3ms就是300fps的倒數，因為每秒拍攝300張等於拍攝一張至少需3.3ms，所以可以設定的曝光時間就是5μs~3.3ms。 

*1：線掃相機一次只取一條的影像，幀率使用Line Rate表示，定義是一秒可以拍攝幾條影像。例如Line Rate = 400kHz，等於1秒鐘可以拍攝400,000條的影像。
*2：TDI相機無法設定曝光時間，相機會將曝光時間鎖在當下的line rate的倒數值，因此只能配合使用閃頻光源來控制。 

實戰練習：12吋晶圓飛拍系統設計

當我們瞭解幀率與曝光時間的定義後，接下來就可以開始計算設計飛拍視覺系統所需的硬體規格。

例如我們設計的視覺系統光學解析度是1μm/pixel，FOV是4.5mm x 2.5mm，而客戶希望12吋晶圓單趟可以在1秒內完成。 

■ 幀率的計算方式
12吋晶圓的長度是300mm，FOV的寬是2.5mm，所以需要拍攝120張的影像。由於120張的影像要在1秒內完成，等於1秒要拍攝120張，因此相機的fps規格至少需要120fps。

■ 曝光時間的計算方式
若設定12吋晶圓單趟可在1秒內完成，則晶圓移動速度是300mm/s。假設允許的像素模糊是1/2pixel，計算得出的曝光時間是1.7μs。 

因此要設定這個飛拍系統，我們需要一台120fps，曝光時間1.7μs的相機。由於飛拍系統都會搭配閃頻光源，如果找不到曝光時間這麼短的相機，也可以使用曝光時間1.7μs的閃頻光源, 一樣可以達到您要的結果。



看完以上演練，相信您已經較能掌握設計飛拍系統需要注意的幾個重點了。如果需要設計更複雜的系統，或者有進一步問題，也歡迎您隨時預約免費諮詢，讓LINX的專業工程團隊協助您找出最適合的硬體搭配。