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CIS很難用?新一代CIS已經能handle科技業檢測設備囉

Contact Image Sensor,接觸式影像感測器,簡稱為CIS。日常最常見的就是傳真機或是多功能事務機裡頭的掃描器,所以CIS也是線掃描的一種。但不同於一般相機、鏡頭、光源的線掃描系統;CIS則是將三者整合在一起成一個模組,因此大部分人對它第一印象就是所需的架設空間很小。

CIS與Line Scan相機系統空間比較


如何看懂CIS解析度?

此外,CIS的解析度標示是使用“dpi”, 也就是“dots per inch”的縮寫。目前主流的CIS解析度大多在600dpi,換算成我們習慣的寫法就是光學解析度42μm。由於解析度並不高,故CIS大多應用在需要線掃系統、但解析度不高的應用上。但是,現今新的CIS已經將解析度從常見的600 dpi提升到900dpi,甚至1200dpi、1800dpi,最高可到2540dpi,故其可應用領域大大增加。


優勢:類似遠心鏡頭的低失真影像

傳統的線掃描系統如果不是使用遠心鏡頭,而是使用FA鏡頭,會由於其光程與視角關係,造成中央影像與兩側影像有放大倍率的差異,也就是distortion的產生。CIS的設計方式則可以避免這個問題。

CIS與Line Scan相機系統比較


弱項:解析度缺乏彈性與缺乏景深

雖然CIS緊湊的外型很適合狹小空間的設備,但其為模組化設計,因此解析度只有固定的dpi可選擇,不像一般線掃描系統能夠隨意搭配鏡頭,得到任何想要的解析度。
遠心鏡頭提供無失真影像,也提供比一般FA鏡頭更深的景深;CIS雖然也提供無失真影像,但景深卻比一般FA鏡頭更淺。我們以900dpi的解析度來比較: 

900dpi(28μm)
CIS
FA鏡頭
遠心鏡頭
景深1.2mm
4.1mm@F5.6
5.6mm

從上表可以看到CIS的景深明顯淺了不少,這也說明了為什麼目前CIS主要應用會聚焦在平面板材、電池或是捲對捲(Roll to Roll)這種表面沒明顯凸起的物料檢查

成敗關鍵:高速傳輸

以往的CIS由於dpi不高,故使用camera link介面就已足夠。但隨著dpi變高,速度也就變得越來越重要。Teledyne DALSA的AXCIS率先使用光纖傳輸介面,可提供高達120kHz的line rate(3360mm/s),是市面上少數解析度與速度兼具的產品。

獨家技術:無拼接的感光元件排列設計

AxCIS的感光元件為多感光元件拼接而成。傳統的CIS的感光元件是併行擺放拼接,所以感光元件與感光元件之間會有拼接縫的問題,這個問題在dpi不高時影響不大,但當dpi變高時這問題就會變得明顯讓人無法忽視。解決方式之一,就是把感光元件的排列改成交錯式,如此就能消除拼接縫的問題。

AxCIS與一般CIS比較


不斷進步的CIS

筆者早期曾使用過CIS,但坦白說,當時的使用經驗並不好。傳統的CIS感覺只是把多台線掃相機包在一起,操作者自己需要花不少時間去調整、校正,整個過程非常繁瑣…。現在新一代的CIS已經大幅精簡調整內容,大多調整已經由工廠事先調整好,操作者只需按下自動調整,就能得到不錯的結果。

也由於解析度低,造成以往的CIS使用體驗極差,很少科技業自動化業者會使用。但隨著產品不斷的改良,現在的CIS已經可以開始逐漸使用在一些科技業的自動化檢測設備上了。