ラインスキャンカメラ
取扱説明書

型式

TL-16KNCL

http://www.takex-system.co.jp/

Rev(1.01)
MAN-2023-01-13

Rev(1.01)
MAN-2023-01-13

TL-16KNCL User Manual3

TL-16KNCL User Manual4

改版履歴(Revisions)
版

作成年月日

改版記事

Rev

Date

Changes

0.01

2022/01/18

新規発行

1.00

2022/11/01

リリース 取説変更なし

1.01

20.23/01/13

カメラリンクタイミング出力 誤記訂正

備考

Rev(1.01)
MAN-2023-01-13

目
１，TL-16KNCL CMOS Line Scan Camera

次············································ 1

1-1 概要············································ 1

1-2 特徴・性能············································ 1

1-3 カメラ内部構成············································ 1

1-4 カメラ性能仕様············································ 2

２，カメラ ハードウェア入出力··········································· 3

2-1 カメラ入出力··········································· 3

2-2 カメラ電源コネクタピンアサイン··········································· 3

2-3 カメラリンクコネクタ··········································· 4

2-4 周辺機器・接続図··········································· 5

３，カメラ ソフトウェア＆コントロール··········································· 6

3-1 初期設定··········································· 6

3-2 カメラコントロールについて··········································· 7

3-3 カメラ初期状態··········································· 8

3-4 カメラの撮像動作と露光時間··········································· 9４，カメラ デジタル出力データ········································ 12

4-1 アナログ・デジタル処理部········································ 12

4-2 ゲインコントロール········································ 13

4-3FFC 機能設定········································ 14

4-4 設定値のセーブとロード········································ 16

4-5 テストパターンの出力········································ 18

4-6 カメラリンクビデオタイミング········································ 19

５，通信コマンド一覧········································ 21

６，その他注意事項········································ 23７，外形図········································ 24

Appendix A

Rev(1.01)
MAN-2023-01-13

TL-16KNCL User Manual

1 TL-16KNCL CMOS ラインスキャンカメラ
1-1 概要・本ラインスキャンカメラは、ＣＭＯＳタイプのラインスキャンカメラです。

1-2 特徴、性能
TL-16KNCL は、１６３８４画素のＣＭＯＳイメージセンサ素子を用いたラインスキャンカメラで以下のような特徴を持っています。
（１) 画素数１６３８４画素で高分解の検査が可能です。
（２) 画素サイズ 3.5μm × 3.5μm で高精細の画像が得られます。
（３) データレート 680MHz の高速動作。
（４) カメラリンク(8Bit 時 Full Configuration)仕様にて接続が容易。
（５) 通信にてゲイン、オフセットの調整が容易。
（６) グローバルシャッター機能及び FFC 機能搭載。
（７) アンチブルーミング機能搭載。
（８) DC12V 単一電源、低消費電力を達成。
（９) 暗電流補正回路を内蔵しているので、周囲温度変化に対してビデオ信号が安定に得られます。
（１０) 独自の回路設計、機構設計にて最大限に小型、軽量にしています。

1-3 カメラ内部構成
画素サイズ 3.5μm × 3.5μm、有効画素数 16384 画素の高感度、高速CMOS を搭載しています。
一列に並んだフォトダイオードの ODD，EVEN で各々出力しています。
次頁に素子構成を記載しましたので参照して下さい。

●素子構成
Bas e
Por t A

Base
Port

F ull
P ort

C

Fu ll
Po rt

E

G

TXD

CPU
RXD

CDS_ ADレ ジス ター

CDS _AD レジ スタ ー

CDS_ ADレ ジス ター

CDS _AD レジ スタ ー

C DS_A Dレ ジス ター

C DS_A Dレ ジス ター

C DS_A Dレジ スタ ー

C DS_A Dレ ジス ター

F ull
P ort

Fu ll
Po rt

FPG A 1Bas e
Por t B

Full
Port

D

F

1

H

S16384

S16383

S16382

S12291

S12290

S12289

S12287

S12286

S12288

S8195

S8194

S8193

S8192

S8191

S8190

S4099

S4098

S4097

S4096

S4095

S4094

S2

S1

D63

D62

D3

D2

D1

D0

フ ォ トダ イオ ード

C a me r a Li n k
B a se Co nf i gu r at i on

CC1

F PGA 1

TL-16KNCL User Manual

1-4 カメラ性能仕様
撮像素子
画素数
画素サイズ
受光素子長
感度(DNnj/cm2)
飽和露光量(e-)
出力不均一性
ダイナミックレンジ

撮 像 素 子 仕 様グローバルシャッタ方式
CMOS Image sensor
16384
3.5μ m×3.5μ m
57.344㎜
gain1=1.2,gain2=4.8 (DN/nj/cm2)
23k（typical）
標準 10% 飽和出力の50%時（素子上）60dB（素子上）カ メ ラ 仕 様

ビデオ出力
（デジタル出力）
スキャンレート（データレート）
ライン転送周期
ゲイン
電源容量
機能
動作温度範囲動作湿度範囲
保存温度範囲レンズマウント
フランジバック
コネクタ
重量
外形寸法

8 Bit Full Configuration
Full 40kHz（85MHzx8TAP)
Full 35kHz（80MHzx8TAP)
Full 17.5kHz（40MHzx8TAP)
25μ sec(Min)
アナログゲイン 1倍 or ４倍
ADCゲイン 0.2倍 ～ 2.8倍
デジタルゲイン １～ 5倍 0.125ステップ+12V ±0.5V（0.6A以下）
FFC補正
垂直ビニング/垂直平均
クロック切り替え
内部同期・一定露光
0～+40℃（結露ないこと）
85% MAX-10℃～+65℃(結露・結氷のないこと)
メ カ ニ カ ル 仕 様
M 72、P=0.75mm
19.55㎜
12V電源 HR10A-7R-6Pヒロセ電機
デジタル出力 CameraLink MDRタイプ
480g以下100(W)×100(H)×34(D)突起部除く

受光感度波長2

TL-16KNCL User Manual

2 カメラ ハードウェア入出力
2-１ カメラ入出力コネクタ
A ．本ラインスキャンカメラは Camera Link Full Configuration 仕様ですので２本のカメラリンク○
ケーブルでフレームグラバー（Framegrabber）に接続します。コネクタのタイプは MDR です。
B ．12V 電源入力に６Pin ヒロセ製コネクタを使用しています。
○
C ．12V が供給されると赤LED が点灯します。
○
A .CameraLink Base コネクタ 26-pin MDR○
A .CameraLink Full コネクタ 26-pin MDR○

Pixel #1
カメラ背面

カメラ前面
Pixel #16384

C .電源表示灯 LED○
B .DC 12V 電源コネクタ（HR 10A-7R-6P）○

2-2 カメラ電源コネクタピンアサイン
ピン番号
1
2
3

信号名
＋１２Ｖ
＋１２Ｖ
＋１２Ｖ

ピン番号
4
5
6

信号名
ＧＮＤ
ＧＮＤ
ＧＮＤ

１

６

２

５
３

４

＊電源接続コネクタ（HR 10A-7R-6P ヒロセ電機）（カメラ外側より見たピン配置）（注）カメラリンクケーブルを接続，または取り外すときは，必ずカメラ電源をＯＦＦにして下さい。
カメラに通電したままの状態でケーブルの着脱を行いますと故障の原因となります。
（注）カメラに各ケーブルを接続する時は，必ずカメラ電源，接続機器の電源を切っておいて下さい。
（注）当社の別売品カメラ電源以外の電源を使用する場合は，下記定格のものをご使用下さい。
ご使用の際には必ず電源とカメラ接続ピンの対応を事前にご確認下さい。
・電源電圧：ＤＣ１２Ｖ±10％・電流容量：1.2A 以上（推奨）（電源投入時は１Ａ程度の過渡電流が流れる事が有りますのでご考慮下さい）
・リップル電圧：５０mVp-p 以下（推奨値）

3

TL-16KNCL User Manual

2-3 カメラリンクコネクタ
TL-16KNCL のデータ出力は Camera Link 方式の Full Configuration 仕様となっています。
2-3-1 カメラリンクコネクタアサイメント
カメラリンク 26Pin コネクタ
13

信号名
ＣＣ１
ＣＣ２
ＣＣ３
ＣＣ４

1

26

14

Base Configuration コネクタ
ピン番号
信号名
ピン番号
信号名
1
シールド
14
シールド
2
Ｘ０－
15
Ｘ０＋
3
Ｘ１－
16
Ｘ１＋
4
Ｘ２－
17
Ｘ２＋
5
Ｘｃｌｋ－
18
Ｘｃｌｋ＋
6
Ｘ３－
19
Ｘ３＋
7
Ser ＴＣ＋
20
Ser ＴＣ－
8
Ser ＴＦＧ－21
Ser ＴＦＧ＋
9
ＣＣ１－
22
ＣＣ１＋
10
ＣＣ２＋
23
ＣＣ２－
11
ＣＣ３－
24
ＣＣ３＋
12
ＣＣ４＋
25
ＣＣ４－
13
シールド
26
シールド

接続
ＥＸ．ＳＹＮＣ
Ｓｐａｒｅ
Ｓｐａｒｅ
Ｓｐａｒｅ

Medium and Full Configuration コネクタ
ピン番号
信号名
ピン番号
信号名
1
シールド
14
シールド
2
Ｙ０－
15
Ｙ０＋
3
Ｙ１－
16
Ｙ１＋
4
Ｙ２－
17
Ｙ２＋
5
Ｙｃｌｋ－
18
Ｙｃｌｋ＋
6
Ｙ３－
19
Ｙ３＋
7
１００Ω
20
terminated
8
Ｚ０－
21
Ｚ０＋
9
Ｚ１－
22
Ｚ１＋
10
Ｚ２－
23
Ｚ２＋
11
Ｚclk－
24
Ｚclk＋
12
Ｚ３－
25
Ｚ３＋
13
シールド
26
シールド

※データをロスなしで送信することができるケーブルの長さはデータ転送速度およびケーブルの伝送能力に依存します。本カメラは 3M 社製カメラリンクケーブル 5ｍを使用し動作テストしています。
2-3-1 カメラリンク規格 Bit アサイメント
Port/bitPort A0
Port A1
Port A2
Port A3
Port A4
Port A5Port A6
Port A7
Port B0
Port B1
Port B2
Port B3
Port B4
Port B5
Port B6
Port B7

8bit
A0
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
B0
B1
B2
B3
B4
B5
B6
B7

Base コネクタ
Port/bitPort C0Port C1
Port C2Port C3
Port C4Port C5Port C6Port C7

カメラリンクTaps
Port APort B
Port CPort DPort EPort FPort GPort H

8bit
C0
C1
C2
C3
C4
C5
C6
C7

画素配列
1～40952～40964097～8191
4098～8192
8193～12287
8194～12288
12289～16383
12290～16384

Port/bitPort D0
Port D1
Port D2
Port D3
Port D4Port D5Port D6
Port D7Port E0
Port E1
Port E2
Port E3
Port E4
Port E5Port E6
Port E7

ODD
EVEN
ODD
EVEN
ODD
EVEN
ODD
EVEN

4

8bit
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
E0
E1
E2
E3
E4
E5
E6
E7

Medium and Full コネクタ
Port/bit 8bit
Port/bitPort F0F0Port H0
Port F1F1Port H1
Port F2F2Port H2
Port F3F3Port H3
Port F4F4Port H4
Port F5F5Port H5Port F6F6Port H6Port F7F7Port H7Port G0
G0
Port G1
G1
Port G2
G2Port G3
G3Port G4
G4Port G5G5Port G6
G6Port G7
G7

8bit
H0
H1
H2
H3
H4
H5
H6
H7

TL-16KNCL User Manual

2-4 TL-16KNCL 周辺機器・接続図※
カメラリンクケーブル

Base

Full

Camera Link
Full Configurati on
Frame Grabber

カメラ背面

PC
電源ケーブル 最長10ｍ（6PS-××)

電源（AD-50)※Full Configuration カメラリンクケーブル
3M：14B26 – SZLB - *00 - 0LC
沖電線 ：CL - H - MM - **0(*はケーブル長を示します。)※カメラリンクケーブル
14B26-SZLB- ×00-0LC（Medium/Full Cofig. 標準type)
×はケーブル長 (m)を示します。

カメラリンクFull Configurationキャプチャーボード

5

TL-16KNCL User Manual

3 カメラ ソフトウェア＆コントロール
3-1 初期設定
3-1-1 設定前の注意事項
本カメラは必ず FFC 機能を使用して下さい。
（レンズ及び素子等による波形ムラをフラットに調整する機能です。）
以降の設定はすべてハイパーターミナルを使用した通信コマンドにて説明をしています。

3-1-2 初期設定手順※以降“check”このように太字で記載している文字は通信コマンドを表します。また文中の“<CR>”はキャリッジリターンを表します。
・シリアル通信の確認●周辺機器との接続

ハイパーターミナルを立ち上げ“check<CR>”コマンド

レンズ、照明、フレームグラバー、etc.

を送信し“ok”の返信を受けるか確認する。
TL-Tool を使用する場合は“check”ボタンを押す。

●PC 接続確認
１．シリアル通信の確認

・カメラリンク出力、ビニングモードの確認（詳細 P10）

２．出力モードの確認

出力モードを決定します。モードによりキャプチャーボ

３．デジタルデータの確認

ードの設定が変わります。
binning=N●カメラ動作設定 （詳細 P9）<CR> ビニングモードの設定

・デジタルデータの確認 （詳細 P17）

１．カメラ動作モードの選択。
・外部同期（sync=1）
・内部同期（sync=2）（sync=3）

sync=2<CR> 内部同期モード

testp=1<CR> テストパターンの出力※※詳細については「テストパターン」項目を参照して

２．露光モードの設定ください。

・ライン露光（expc=0）・固定露光（expc =1）

・ADC ゲイン値の変更

・パルス幅露光（expc =2）

logrl=N<CR> 0.2 倍～2.8 倍の調整が可能。

※内部同期（sync=2）の場合、ライン露光（expc=0）を選択してください。

・デジタルゲイン値の変更
ｃｈ1gain1=N<CR> 1 倍～5 倍の調整が可能●ゲイン値の設定 （詳細 P12）
１．ADC ゲインの調整（logrl=N）
２．デジタルゲインの調整（ｃｈ１gain１=N）・暗レベル補正
固定パターンノイズの補正、オフセットの調整を●FFC 補正 （詳細 P13）行います。

補正前の確認：ｃｈ1gain1=0 に設定。

・明レベル補正

１．暗レベルの補正

出力不均一性の、レンズシェーディング、輝度ムラの２．明レベルの補正補正を行います。
※工場出荷テスト時の値が初期値として保存されて●保存 （詳細 P16）

います。

１．FFC 補正の保存場所（shd_bank=N）
２．FFC 補正の保存（shd_epsv）
３．カメラ動作の保存（Save）

6

TL-16KNCL User Manual

3-2 カメラコントロールについて
TAKEX 製ラインスキャンカメラはカメラリンク経由のシリアル通信により各動作のコントロールをすることが可能です。・カメラの動作設定 ・ゲイン値の調整 ・FFC 補正の実行 ・テストパターンの出力 これらはシリアル通信を介し行います。シリアル通信インターフェースは ASCII に基づいたプロトコルを使用します。
通信プロトコル
Baud rate:9600bps

Data Length
Start Bit
Stop Bit
ParityXon / Xoff Control

:8bit
:1bit
:1bit
:Non
:Non

コマンドフォーマット
<CR>……キャリッジリターン
以下は通信コマンドマニュアル内で使用。
N……値を示す任意の数字。
AX……ゲインポジションを表す任意の数字。
……撮像素子の調整 Tap がどのチャンネルかを示す。

[Notes]・コマンド名は小文字。大文字は無効。
・入力文字は全て半角。全角は無効。
・空欄は無効・改行コードは CR(0x0D)で示されているが、LF(0x0A)、CR＋LF も使用可能。
ただし返値の改行コードは常に CR のみとなる。
<ハイパーターミナル使用時>
・入力ミスをした場合再度入力必要。（カーソル移動による訂正は無効）
カメラシリアル出力
OK
NG
NE
NC
TO

……カメラのコマンド入力が有効となった場合。
……存在しないコマンドを入力した場合……コマンドは正しいが入力パラメータの設定範囲が超えている場合……通信が許可されていない。
……コマンド入力時のタイムオーバー（15 秒）[例]
User input：Id?
Camera output ：0
User input：sync=1
Camera output ：OK<CR>

カメラ ID を参照する。（コマンド末尾の"?"は省略可）<CR>

外部同期に設定する。

7

TL-16KNCL User Manual

3-3 カメラ初期状態（電源立ち上げ時）
3-3-1 購入時の設定
カメラは電源立ち上げ時以下のモードに設定されています。
・外部同期（ｓync=１)・パルス幅露光（expc= ２）
・FFC 補正 ON（shade= 1）※１
・ADC ゲイン（logrl=16）
・デジタルゲイン（ch1gain1=0）※１、FFC 補正のパラメータは工場出荷テスト時のパラメータが保存されています。
暗レベルの補正値は外部同期 logrl=16 の状態でオフセット（shd_to=3）が３階調に設定されています。明レベルの補正値は Apo rodagon 75mm のレンズを使用し、 f4 無限遠の状態で波形中央部 130 階調に合わせ目標階調（shd_tg=180）で 180 階調に調整されたゲイン値が保存されています。
Waveform after shading

255
180

Waveform before shading

Amplified per pixel

Tg

1 40

To

3
0

3-3-2 カメラ電源投入時の設定確認
電源投入時、シリアル通信を使用し cfg コマンドを実行する事によってカメラの設定状態を確認する
ことができます。下図はハイパーターミナルを使用し得たカメラ内部設定リストです。
ｃfg

<CR>
カメラ内部設定が出力されます。
下図のようにカメラ内部設定のリストが出力されます。
カメラのコマンドに対して設定パラメータが表示されます。

8

TL-16KNCL User Manual

3-4 カメラの撮像動作と露光時間
3-4-1 カメラ動作モード（カメラリンク出力設定）
speed=N<CR>

カメラリンク出力クロックの切り替えを行います。
N=0 ：40MHｚ
N=１ ：85MHｚ
N=255：80MHｚ

cmp=N

<CR>

スキャンレートの最大速度を上げることが可能です。
N=0：MAX35ｋHｚ
N=１：MAX40ｋHｚ
Scan Rate クロック
8bit:Full
40ｋＨｚ
85ＭＨｚ
8bit:Full
35ｋＨｚ
80ＭＨｚ
8bit:Full
17.5ｋＨｚ
40ＭＨｚ

コマンド
speed=1
cmp=1speed=255
cmp=0
speed=0cmp=0

3-4-2 カメラ動作モード（同期設定）
カメラの撮像動作は 2 種類の選択が可能です。
・内部同期：カメラ内部で同期信号を生成し撮像するモード
・外部同期：外部のトリガ信号（SYNC）をカメラリンクコネクタ（CC1）に入力することによって撮像を開始するモードがあります。
ｓync=N<CR>

カメラ SYNC 入力設定をします。
N=1：外部同期 (Ext Sync)
N=2：内部同期 （Int Sync）※ライン露光
N=3：内部同期 （Int Sync）※一定露光

3-4-3 露光モード設定
露光モードは３種類の切り選択が可能です。
・ライン露光モード：SYNC 信号の立ち上がりで露光を開始し、次の SYNC 信号まで、露光する。
・一定露光モード： SYNC 入力の立ち上がりで露光を開始し、カメラ内部で生成された時間露光する。
・パルス幅露光モード： SYNC パルス幅の間、露光する。
expc= N<CR>

カメラの露光制御の状態を設定します。
N=0：ライン露光
N=1：一定露光
N=2：パルス幅露光

3-4-4 動作モードと露光モードの組合せ
コマンド
sunc=1 expc=0
sync=1 expc=1
sync=1 expc=2
sync=2 expc=0
sync=2 expc=１
sync=2 expc=２
sync=3 expc=0

外部同期（SYNC）
外部同期（SYNC）
外部同期（SYNC）
内部同期（カメラ）

カメラ動作
ライン露光（SYNC）
一定露光（カメラ内部）
パルス幅露光（SYNC）
ライン露光（カメラ内部）

sync=3 expc=1 内部同期（カメラ）

一定露光（カメラ内部）

sync=3 expc=2

9

関連
expt= A、explt= B 無効
expt= A、explt= B 露光時間
expt= A、explt= B 無効
expt= A、explt= B 周期
使用不可
使用不可
使用不可
cyct= A、cyclt= B 周期
expt= A、explt= B 露光時間
使用不可

TL-16KNCL User Manual
3-4-5 各動作モードと露光モードの計算式
下記 expt、explt 及び cyct、cyclt に設置値を入力する事で周期やと露光時間の変更が可能です。
このコマンドは各モードによって役割が変わります。
expt= A
explt= B
ｃｙｃｔ= A
ｃｙｃlt= B<CR>
256 ステップ パラメータの設定<CR>パラメータの設定<CR>
256 ステップ パラメータの設定。
<CR>
パラメータの設定
A=0 to 255 B=0 to 255

外部同期・一定露光（sync=1、expc=1）
Scan Rate条件
speed=140ｋＨｚ
cmp=1
speed=255
35ｋＨｚ
cmp=0
speed=017.5ｋＨｚ
cmp=0

露光時間 単位：μ sec
露光時間=(expt x 256 + explt) x 0.0235 - 1
露光時間=(expt x 256 + explt) x 0.025- 1
露光時間=(expt x 256 + explt) x 0.050 - 2

内部同期・ライン露光（sync=2、expc=0）
Scan Rate
40ｋＨｚ
35ｋＨｚ
17.5ｋＨｚ

条件
speed=1
cmp=1speed=255
cmp=0
speed=0cmp=0

露光時間 単位：μ sec
内部周期 = (expt x 256 + explt) x 0.0235 + 24.82
内部周期 = (expt x 256 + explt) x 0.025 + 27.88
内部周期 = (expt x 256 + explt) x 0.050 + 55.75

内部同期・一定露光（sync=3、expc=1）
Scan Rate
40ｋＨｚ
35ｋＨｚ
17.5ｋＨｚ

条件
speed=1
cmp=1speed=255
cmp=0
speed=0cmp=0

露光時間 単位：μ sec
内部周期 = (cyct x 256 + cyclt) x 0.0235 + 24.82
露光時間=(expt x 256 + explt) x 0.0235 - 1
内部周期 = (cyct x 256 + cyclt)x 0.025 + 27.88
露光時間=(expt x 256 + explt) x 0.025- 1
内部周期 = (cyct x 256 + cyclt) x 0.050 + 55.75
露光時間=(expt x 256 + explt) x 0.050 - 2

10TL-16KNCL User Manual

3-4-6 画素ビニングモード設定
画素ビニングモードは 3 種類の切り替えが可能です。
カメラ内部で 1 ラインを移動平均、移動加算のような動作をさせることでノイズを抑え、感度を上げることが可能です。
※スキャンレートは変わりません。
binning= N<CR>
ビニングモードの設定を行います。
・N=0 ノーマルモード： 16384 画素 3.5um×3.5um 初期状態
・N=２垂直ビニングモード： 16384 画素 3.5um×7um
・N=５垂直平均ビニングモード※N=1,3,4,6 は無効です。

： 16384 画素

3.5um×7um●ノーマルモード

7um*7um 2048pixls

流れ方向

カメラ内で１Ｌｉｎｅ分のデータを保持する。
内部バッファ

・・

・・

・・

・・

・・

被写体

7um*7um 2048pixls
・・
スキャン方向
CC1:SYNC
カメラは7um*7um 2048pixlsで撮像する。

水平2画素を加算して1画素とする。
2画素を加算して1画素とする。
計算上7um*14um 2048pixlsで出力する。

●垂直ビニング/平均モード

流れ方向・・
カメラ内で１Ｌｉｎｅ分のデータを保持する。
内部バッファ
・・

・・

・・

・・

被写体

7um*7um 2048pixls
・・
スキャン方向
CC1:SYNC
カメラは7um*7um 2048pixlsで撮像する。

11

TL-16KNCL User Manual

4

カメラデジタル出力データ

4-1 アナログ・デジタルデータ処理部
下図は、TL-16KNCL のアナログおよびデジタル処理の簡易ブロックダイヤグラムです。
アナログ処理は CMOS センサーのアナログ出力を１倍、４倍のプリセット調整（again=N）が可能です。また A/D 変換器のゲイン機能（logrl=N）によって 0.2 倍～2.8 倍の利得を得ることが可能です。
デジタル処理部はデジタルゲイン・オフセットの他に固定パターンノイズの補正（FPN）、出力不均一性の補正（PRNU）を含んでいます。これらの設定はすべてカメラ内部で計算され画素毎に実行されます。また暗レベルの目標設定値及び明レベルの目標設定値はユーザ設定することが可能です。

カメラ出力信号フローチャート

デジタルデータ

アナログデータ（CameraLink）

アナログオフセット
固定

アナログゲイン

FPN calibration

PRNU calibration“again=N”

OffsetShading calibration“logrl=N”“shade=6”“shade=5”

デジタルゲイン“gainpos=N”※ “Command Name”

FFC calibration“shade=1”

Analog Processing

Digital Processing
FFC：Flat field correction

FPN：Fixed pattern noise

PRNU ：Photo-Response Non-Uniformity

4-1-1 FFC 補正ブロック図
通信コマンド Shade=1 の状態で電源を起動するとカメラは EEPROM から暗・明レベルの補正値をロードします。補正動作はスキャン毎に各画素に実行されます。補正値の取得方法については 4-3FFC 補正
設定の項目をご参照ください。
EEPROM
暗レベル補正値

・・・・

明レベル補正値

・・・・

CMOS イメージセンサーデータ
・・・・

・・・・
電源投入時ロード－暗レベル補正・・・・
×デジタルゲイン
カメラリンク出力

・・・・
×明レベル補正

・・・・

・・・・
カメラ内部

12

TL-16KNCL User Manual

4-2 ゲインコントロール
4-2-1 ADC ゲインコントロール
A/D 変換器のゲイン機能（logrl=N）によってデジタル信号化の前に利得を得ることが可能です。
出力されるセンサの bit 数は変わらないためアナログゲインと同じ扱いが可能です。
logrl=N

logrl
0
1
3
6
10
16
25
30
39
52
70
110
220

<CR>

ADC ゲインを設定します。
初期値 = １６
N: ０ ～ ２５５（推奨最大値 220）
設定値とＡＤＣゲインの関係は以下のグラフとなります。

倍率
2.8
2.5
2
1.5
1.2
1
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1

TL-16KNCL

縦軸 ： 倍率 （logrl=16 を１倍としています）
横軸 ： 設定値 Ｎ※ゲインの変更後は、ＦＦＣ機能を再度行うことを推奨します。

4-2-2 アナログゲインコントロール
again= N<CR>

カメラのアナログゲインを設定します。
０ ： １倍１ ： ４倍※ゲインの変更後は、ＦＦＣ機能を再度行うことを推奨します。

[Notes]again=N、logrl=N、antb=N のコマンドは CC1 トリガ入力が必要です。

4-2-3 デジタルゲインコントロール
ch1gain1=N コマンドにてデジタルゲインの変更が可能となります。FFC 補正後のゲインとなります。
FFC 補正を再設定する場合はパラメータを“0”に戻してください。
ｃh1gain1=N<CR>
カメラのデジタルゲインを設定します。
ゲイン値 =１＋0.125×N
N: ０ ～ 255 （推奨最大値 32） 初期値 = ０13

TL-16KNCL User Manual

4-3 FFC 機能設定
4-3-1 FFC 機能設定手順
レンズ及び素子等に依る波形ムラをフラットに調整する機能です。（本カメラは必ずＦＦＣ機能を使用して下さい。）※ＦＦＣ補正は電源投入後約２０分間エージング後行ってください。
・シェーディングは最も高いレベル以上に合わせます。
Waveform after shading

255

Waveform before shading

Light level (ｓhd-ｔg) 設定 ８bit

Tg

Amplified per pixelTo

Dark level (ｓhd-to) 設定 ８bit

0

注意： FFC 補正手順は必ず「明レベル内部ゲイン値のクリア」「暗レベル補正」「明レベル補正」の順に行ってください。また明レベル補正を再度行う場合でも暗レベル補正値が入力されていることが条件となります。
FFC 補正の補正係数の算出はカメラ内部で複数の画像を必要とします。従って補正の実行は撮像状態で行ってください。外部同期モードの場合はカメラに SYNC 信号を入れる必要が有ります。

4-3-2 補正前の処理、明レベル内部ゲイン値のクリア
カメラ内部に残っているシェーディングゲイン値を“リセット”します。
gainpos=1<CR>

デジタルゲインを 0 にする。
内容が変更されている場合はｃh1gain1=0 コマンドで 0 にする。

shade= 0
shd_clg<CR><CR>

FFC 機能を“ＯＦＦ”します。
明レベル（各画素の内部ゲイン）のリセット※1

4-3-3 暗レベル補正
暗レベルは光のない状態で補正を行います。またビデオ出力のオフセットも決定されるため、最初に必ず行う操作になります。設定された目標階調にカメラが補正します。
shd_to= N<CR>

暗レベルの目標階調（暗）を設定します。
初期値 = 3
N: 0 ～ 255

レンズにキャップをします。
shade=6<CR>
暗レベルの補正を開始します。
“OK”が表示されたら完了です。

255

255

3

3
0

0

遮光時レベル(shade=0)14

TL-16KNCL User Manual

4-3-4 明レベル補正
明レベル補正は各画素に同じ光量を与えた場合に水平な出力を得るために各画素にゲインをかけます。
またこの補正機能は ODD/EVEN の補正機能を含みます。明レベル補正はビデオ出力を水平にするための目標の値を設定し実行します。したがって各画素に補正ゲイン値を掛けるため目標階調は補正前に比べ高い値にセットしなければなりません。目標値（shd_tg=N）はビデオ出力の最も高いレベルの階調より上に設定されます。
レンズキャップを外して頂き、ビデオレベルの目標階調を設定します。撮像サンプルは均一な白色板を選び、目標値に対し現在のビデオレベルピークを約 70％調整し実行することを推奨します。
（注意：異物が視野に入っていない状態で行って下さい。）※各画素に対してのゲイン値は、約 3 倍が最大となります。
例：画素のピーク波形 130 階調の時、目標（shd_tg=180）.
shd_tg= N<CR>
明レベルの目標階調（明）を設定します。
初期値= 180
N= 0 ～ 255(但し、明レベルは FFC“OFF”時（暗 FFC 時）のレベルより高く設定して下さい。)
レンズキャップを外します。
shade= 5<CR>

明レベルの補正を開始し各画素にゲイン値が掛かりフラットなビデオ出力が得られます。
“OK”が表示されたら完了です。
255
180

255
180

130

約70％

0

0

入光時レベルshade=1 の状態で save することによって上記 Shade=6、Shade=5 コマンドで算出された各画素の補正係数は常に有効になります。
shade= 1<CR>

FFC 機能を“ON”します。

shd_epsv
save

<CR>
<CR>

ＦＦＣ補正値が保存されます。
ＥＥＰＲＯＭにシステム設定（ＦＦＣ補正値以外）を保存します。

＜補足＞“again= N”や“logrl=N”でカメラのゲインを変更された場合は再度、上記暗レベル補正・明レベル補正を必ず行って下さい。

15

TL-16KNCL User Manual

4-4 設定値のセーブとロード
次の２種類のコマンドを使用して、EEPROM（不揮発性メモリ）へユーザー設定を保存ことができます。
現在のカメラ動作にかかわるセッティング・パラメータはすべて save コマンドを使用します。
また FFC 補正で得られた各画素の補正係は shd_epsv コマンドを使用します。
これらのコマンド実行後、カメラ電源投入時、カメラはユーザー設定で自動的に起動します。

4-4-1 ＦＦＣ補正の係数を保存
shd_bank=N<CR>

shd_epsv<CR>

ＦＦＣ補正値を保存するエリアを設定します。
N：１～８
ＦＦＣ補正値が EEPROM のエリア N へ保存されます。

“OK”が表示されたら EPROM に保存完了です。

4-4-2 ＦＦＣ補正の係数を読出し
shd_bank=N<CR>

shd_epld<CR>

ＦＦＣ補正値を読み込むエリアを設定します。
N：１～８
ＦＦＣ補正値を EEPROM のエリア N からロードします。

注意：電源投入時の FFC 補正は“shd_epld”が実行されます。

[Notes]shd_bank=1

shd_bank=8

EEPROM

EEPROM

バンクエリア 1

バンクエリア 1

・
・
・
・

・
・
・
・

バンクエリア 8

バンクエリア 8

ＦＦＣ実行エリア

ＦＦＣ実行エリア

Shd_epｓｖ

バンクナンバーのデータがロードされます。

shd_bank=1

shd_bank=8

Shd_epld
FFC 補正セーブとロード

電源投入時

4-4-3 システムの保存
shade= 1
save

<CR>
<CR>

ＦＦＣ機能を“ON”します。
ＥＥＰＲＯＭにシステム設定（ＦＦＣ補正値以外）を保存します。

“OK”が表示されたら保存完了となります。
注意：save、shd_ epsv コマンド実行中は、カメラの電源を落とさないでください。正常にデータが保存されない
また故障の原因になります。

16

TL-16KNCL User Manual

4-3-4 FFC 補正の手順例●例１ 暗レベルと明レベルを両方を補正する場合
Shade=1
Shade=0
Shd_clg
Shd_to=N＜補正前の状態＞<CR><CR>
シェーディング機能を“ＯＦＦ”します。
<CR>
ＦＦＣ内部ゲインのリセット<CR>
暗レベルのターゲットを入力。変更ない場案は省略可能です
レンズキャップをしてください。
Shade=6<CR>
暗レベルの補正を開始します。
Shd_tg=N<CR>
明レベルのターゲットを入力。変更ない場案は省略可能です
ピントを∞遠にしてください。
Shade=5<CR>
明レベルのシェーディングを開始します。
Shade=1<CR>
シェーディング機能を“ON”します。

●例 2 暗レベルのみ補正する場合
Shade=1
Shd_to=N
Shade=6
Shade=1＜補正前の状態＞<CR>
暗レベルのターゲットを入力。変更ない場案は省略可能です
レンズキャップをしてください。
<CR>

シェーディング機能を“ON”します。

●例 3 明レベルのみ補正する場合
Shade=1
Shade=7
Shd_tg=N＜補正前の状態＞<CR>
暗レベル値のみ有効。
<CR>
明レベルのターゲットを入力。変更ない場案は省略可能です
ピントを∞遠にしてください。

Shade=5
Shade=1<CR><CR>

明レベルのシェーディングを開始します。
シェーディング機能を“ON”します。

●例 4 明レベルのターゲットがわからない場合
Shade=1
Shade=7＜補正前の状態＞<CR>
暗レベル値のみ有効。
ピントを∞遠にしてください。

Shade=8
Shade=1<CR><CR>

明レベルのシェーディングを開始します。
シェーディング機能を“ON”します。

[Notes]Shade=8 はカメラが現在のレベルをサンプリングし最大値 shd_tg_add に登録された値をプラスして補正を行います。（shd_tg_add=40）
また FFC 補正は約 3 倍程度が補正限度です。ある程度明るさを〇補正が終了した場合
Shd_bank=N<CR>
shd_epsv<CR>

FFC 保存場所を変更したい場合。
ＦＦＣ補正値が保存されます。

17

TL-16KNCL User Manual

4-5 テストパターンの出力
画像キャプチャーボードに接続する際，テストパターン表示機能を用いる事によりカメラの出力タイミングや信号接続内容がキャプチャーボード側と正しくマッチしているかどうかを確認することができます。
テストパターン機能をＯＮとすると撮像素子からの映像出力の代わりに下記に示す様な画像が出力されます。
※ビニング機能は OFF してください。

4-5-1 テストパターン１
０階調から 15 画素単位で 1 階調ずつ上がります。4095 画素まで 255 階調となります。
この 4096 画素を 1 ブロックとし４回繰り返します。
testp=1<CR><-

テストパターン１を出力する。

4-5-2 テストパターン 2
０階調から 15 画素単位で 1 階調ずつ上がります。4095 画素まで 255 階調となります。
4096 画素から 16 画素単位で 1 階調ずつ下げます。
この 8192 画素を 1 ブロックとし 2 回繰り返します。
testp=2<CR><-

テストパターン 2 を出力する。

testp=2<CR><-

テストパターン 2 を出力する。

4-5-3 テストパターン 3
全画素 128 階調を出力する。
testp=3<CR><-

テストパターン 3 を出力する。

4-5-4 テストパターン 4
縦方向には、8 ライン単位で 1 階調上がり、横方向に 16 画素単位で 1 階調上がる。
testp=4<CR><-

テストパターン 4 を出力する。

testp=4<CR><-

テストパターン 4 を出力する。

18

TL-16KNCL User Manual

4-6 カメラリンクビデオタイミング●ライン周期露光 （sync=1 expc=0）

EXT.SYNC(CC1)の周期間、露光を行う。
露光時間固定 = 周期間 - 2.5usec
単位：usec

ST-1

ST-2

ST-3

ST-4

ST-5

EXT.SYNC IN(CameraLink CC1)
露光時間

露光時間

露光時間

ST-1 DATA

ST-2 DATA

露光時間

露光時間
2.5usec
2280clockLine Valid
ST-0 DATA

Pixel data
PortA～H （Full）●一定露光 （sync=1 expc=1）

EXT.SYNC(CC1)の立ち上がりで下式の時間、露光します。
・speed=255 cmp=0 640MHzモード
露光時間=(expt x 256 + explt) x 0.025- 2・speed=0 cmp=0 320MHzモード
露光時間=(expt x 256 + explt) x 0.050 - 2・speed=1 cmp=1 680MHzモード
露光時間=(expt x 256 + explt) x 0.0235 - 2 単位：μsec
最低露光時間 = 5.3usec

ST-1

ST-2

ST-3

ST-4

ST-5

EXT.SYNC IN(CameraLink CC1)
露光時間

露光時間

露光時間

露光時間

露光時間
2.5usec

2280clockLine Valid
ST-0 DATA

ST-1 DATA

ST-2 DATA

Pixel data
PortA～H （Full）●パルス幅露光 （sync=1 expc=2）

EXT.SYNC(CC1)のパルスの幅期間、露光します。
最低露光時間 = 5usec
パルス幅露光におけるExt.Syncの最低周期は28.67usecとなっています。

ST-1

ST-2

ST-3

ST-4

EXT.SYNC IN(CameraLink CC1)

露光時間

2.5usec

2.5usec

露光時間

露光時間

露光時間

2280clockLine Valid
ST-0 DATA

ST-1 DATA

ST-2 DATA

Pixel data
PortA～H （Full）

19

露光時間

ST-5

TL-16KNCL User Manual●内部同期 （sync=2 expc=0）・speed=255 cmp=0 640MHzモード
内部周期 = (expt x 256 + explt) x 0.025 + 27.88
・speed=0 cmp=0 320MHzモード
内部周期 = (expt x 256 + explt) x 0.050 + 55.75
・speed=1 cmp=1 680MHzモード
内部周期 = (expt x 256 + explt) x 0.0235 + 24.82

単位：μsec

内部同期モードの露光制御はライン露光（expc=0）のみの動作に限定されます。
expt,expltコマンドのパラメータは外部同期モードの一定露光制御と共用されます。
INT.ST-1

INT.ST-2

INT.ST-3

INT.ST-4

INT.ST-5

Int Sync Time

INT.SYNC IN
露光時間

露光時間

露光時間

露光時間

ST-1 DATA

ST-2 DATA

露光時間

Line Valid
ST-0 DATA

Pixel data
PortA～H （Full）

TL -1 6K AC L

T im in g C ha rt

PI X E L C L OC K

EX S YN C I n(C C 1 I N )DATA有効期間

S4095

S4093

S4091

S4089

S4087

S3

S1

LI N E V A L ID

S4096

S4094

S4092

S4090

S4088

S4

S2

PI X E L D AT A
PO R T A(O S 1 )

S8191

S8189

S8187

S8185

S8183

S4099

S4097

PI X E L D AT A
PO R T B(O S 2 )

S8190

S8192

S12285

S12287

S12286

S8188
S4091
S12284

S8186
S4089

S8184
S4087
S12280

S12282

S4100

S4098

PI X E L D AT A
PO R T C(O S 1 )

S8193

S8195

S8194

S8196

PI X E L D AT A
PO R T D(O S 2 )S12288

PI X E L D AT A
PO R T E(O S 1 )S16375

S16377

S16379

S16381

S16383

S16378

S16380

S16382

S16384

S12291
S12292

S16376

S12289
S12290

PI X E L D AT A
PO R T F(O S 2 )PI X E L D AT A
PO R T G(O S 1 )PI X E L D AT A
PO R T H(O S 2 )1 Line Output Period20(2285 CLOCK)TL-16KNCL User Manual

5

通信コマンド一覧
TAKEX 製ラインスキャンカメラはカメラリンク経由のシリアル通信により各動作のコントロールをすることが可能です。・カメラの動作設定 ・ゲイン値の調整 ・FFC 補正の実行 ・テストパターンの出力 これらはシリアル通信を介し行います。シリアル通信インターフェースは ASCII に基づいたプロトコルを使用します。
機能名称

コ マンド

送信パラ メ ー タ

返信パラ メ ー タ

id=N<CR>

N：0～255

OK

カメラIDの設定

初期値

カメラのIDを保存することができます。
0

Non

0～255

手動で0にする必要があります。

sync=N<CR>

N=0：無効OK

外部同期モード 内部同期モードの切替えを

カメラ動作モード設定

行います。
1

N=2：内部同期（Int Sync）
N=3：内部同期（Int Sync）
Non

1～2

expc=N<CR>

N=0：ライン露光

OK

N=1:一定露光
expc[?]<CR>

Non

0～2

expt=N<CR>

N=0-255：

OK

Non

0-255

N=0-255：

OK

Non

0-255

N=0、2、5：Binning mode
N=0：ノーマルモード
N=2：垂直ビニングモード
N=5：垂直平均モード

OKbinning[?]<CR>

Non

N=0-4：Binning mode

gainpos=A<CR>

A=1-8：Gain position

OK

カメラ動作コントロール

cyct=N<CR>
cyclt=N<CR>
cyct[?]<CR>
cyclt[?]<CR>
binning=N<CR>
画素ビニングの設定

Non

ch1gain1=N<CR>
デジタルゲイン値の設定

このパラメータはsync=3,の時有効となります。

0※N=1,3,4,6無効です。

Aに割り当てられているゲイン値を有効にします。
ゲインポジションは1～８まで使うことが可能です。
＊倍 =１＋0.125×N
0ch1gain1[?]<CR>

Non

0-255：Gain level

again=N<CR>

N：0 or 1

OK

アナログゲインビデオ出力コントロール

0

OK

0
again[?]<CR>
logrl=N<CR>
logrl[?]<CR>

Non
N：0-255
Non

0 or 1OK
0-255

antb=N<CR>

N：0 or 1

OK

16

0 or 1
OK

テストパターンの設定

0～32が推奨値です。
2段階の設定が可能です。
0:1倍
1:4倍
Set adcgain value
Get adcgain value
0:アンチブルーミングOFF

0
Non
N：0-4

sync=3,expc=1の時有効となります。

1-8：Gain position

N=0-255：

antb[?]<CR>
testp=N<CR>

このパラメータはsync=2,もしくはsync=1,expc=1

00
gainpos[?]<CR>

1:アンチブルーミングON
Get the anti blooming
set pattern mode
0：OFF

0

1：test pattern 1
2：test pattern 2
3：test pattern 3
4：test pattern 4
get pattern mode
0 :pixel clk=40MHz
1 :pixel clk=85MHz
255 :pixel clk=80MHz
Get the camera clk speed
0：MAX35kHz
1：MAX40kHz

testp[?]<CR>
speed=N<CR>

N：0-255

0-4
OK

speed[?]<CR>
cmp=N<CR>
cmp[?]<CR>

Non
N：0-1
Non

0-255
OK
N：0-1

Check

check<CR>

Non

OK

シリアル通信確認用コマンド

Savesave<CR>

Non

OK

設定値をEEPROMにセーブします。

Loadload<CR>

Non

OK

設定値をEEPROMからロードします。

Versionver<CR>

Non

Version

CPUのバージョン情報です。

Model

model<CR>

Non

Model

カメラのモデル番号を取得します。

Revisionrev<CR>

Non

Revision

FPGAのバージョン情報です。

Initialize

init<CR>

Non

OK

工場出荷時に戻します。（FFC補正は反映されません）

configcfg<CR>

Non(Data output)

カメラ内部設定を得ることができます。

clear

clear<CR>

Non

OK

EEPROMに保存されているデータを消します。

ピクセル周波数の変更

CMPモードの設定
カメラシステムコントロール

0により決まります。

0

ゲインポジションの切替え

アンチブルーミング
設定

N=1:一定露光の露光時間はexptの設定値
2

N=2: パルス幅露光

一定露光時間の設定
explt=N<CR>
内部周期の設定
expt[?]<CR>(sync=2)
explt[?]<CR>

N=1：外部同期（Ext Sync）で使用する場合、
カメラリンクCC1にSync信号を入力します。

sync[?]<CR>

露光モード設定

ADCゲインの設定

初期化コマンドを使用しても初期化されません。

id[?]<CR>

N=1：外部同期（Ext Sync）

内部周期の設定(sync=3)

備考

21

0

User Manual

機能名称
FFC補正動作コマンド

コ マ ンドshade=N<CR>

送 信パラ メ ー タ
0:FFC補正OFF
1:FFC補正ON
2:non
3:non
4:non
5:明レベル実行
6:暗レベル実行
7:offsetのみ有効状態
8:オート明レベル実行
Non

返 信パラ メ ー タOK

暗レベル補正 shd_to=N<CR>
目標値の設定shd_to[?]<CR>

N:0-255

OK

Non

0-255

明レベル補正 shd_tg=N<CR>
目標値の設定shd_tg[?]<CR>

N:0-255

OK

Non

0-255

明レベル補正加算値

shd_tg_add<CR>
shd_tg_add<CR>
shd_bank=N<CR>

N:0-255
Non
N:1-8

OK
0-255
OK

shd_bank[?]<CR>

Non

"1-8

shd_epld<CR>

Non

OK

FFC補正コントロール

shade[?]<CR>

FFC補正値
保存エリア
FFC補正指数のロード
FFC補正指数のセーブ
FFC補正指数のロード
FFC補正指数
値のクリア

初期値

1

0～8

暗レベル補正のターゲットを入力します。
3
明レベル補正のターゲットを入力します。
180

40
1

shd_epsv<CR>
shd_epld2<CR>
shd_clg<CR>
shd_clo<CR>

Non
Non
Non
Non

備考

non
non

OK

non

OK
OK
OK

non
non

shade=8の計数に使用します。
デフォルトのままを推奨します。
FFC保存エリアの選択をします。
電源起動時、ロード時に指定エリアから読み込まれます。
EEPROMからFFC補正指数のみロードされます。
EEPROMへFFC補正指数のみセーブされます。
EEPROM２からFFC補正指数のみロードされます。
明レベル補正値のみクリアされます。
暗レベル補正値のみクリアされます。

[Note].
下記のコマンドは撮像状態にしてください。（sync=2、もしくは CC1 トリガ入力）
shade=5、shade=6、shade=8、again=N、logrl=N、antb=N、cmp=Nのコマンドはトリガ入力後有効になります。
トリガ入力が無い場合、カメラは次のコマンドを入力してもカメラは反応しません。
外部同期（sync=1）で使用時、トリガ入力ができない場合内部周期（sync=2）に変更し、コマンド入力後再度、外部同期（sync=1）に戻してご使用ください。

22

TL-16KNCL User Manual6その他注意事項
ＣＭＯＳイメージセンサーの保護ガラス上にゴミや埃が付くと、この部分のフォトダイオードは信号が出力されませんので、欠陥画素と同じ症状になります。
この場合はエアースプレーでゴミや埃を吹き飛ばして下さい。但し、この時エアースプレーから水滴が吹き付けられる事がありますので注意して下さい。

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ラインスキャンカメラは直射日光の当たるような高温場所に保管しないように注意して下さい。

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ラインスキャンカメラに通電状態でカバーを開けたり、カメラリンクコネクタの抜き差しをすると動作不良や故障の原因になりますのでお止め下さい。

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製品を破棄される場合は、専用の産業廃棄物処理業者に処理を委託して下さい。又、製品を使用する
国や地方の法律や条令に従って処理を行って下さい。

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強力なノイズが発生する機器の近く、静電気の強い場所で使用されないようにお願いします。又、アースが完全でない場合はノイズの誘導を受ける場合があり、誤動作の原因にもなりますのでご注意下さい。

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弊社都合により予告無く仕様を変更する場合があります。

お 願 い●本書の内容の一部または全部を無断転載する事は固くお断りします。
●本書の内容については将来予告無しに変更する事があります。
●本書にないようについては万全を期して作成致しましたが、万一ご不審な点や誤り、●記載漏れなどお気づきの点がありましたらご連絡下さいますようお願いします。

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外形図

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Appendix A- 以 上 -

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