2022年6月21日現代の科学的画像処理や産業検査において、時間はもはや二次的な属性ではなく、実験の実行方法、デバイスの調整方法、データの解釈方法の基本的な要素となっています。
タイムスタンプは、各フレームがいつキャプチャされるかを決定し、実験の再現性から複数デバイスの同期、下流の分析の有効性まで、すべてを形作ります。
カメラが高精度、低ジッター、そして確定的なタイムスタンプを提供できるかどうかは、今やそのプロフェッショナルな能力を示す重要な指標となっています。
01 | タイムスタンプとは何ですか?
タイムスタンプとは、実際のキャプチャ時間各画像フレームの。システムに応じて、その精度は秒単位からミリ秒、マイクロ秒、さらにはナノ秒単位までさまざまです。
一般的なタイムスタンプ形式
| タイプ | 例のフォーマット | 説明 |
| UNIXタイムスタンプ（数値） | 1733558400 (秒) / 1733558400123 (ミリ秒) | 1970年1月1日UTCからの経過時間 |
| ISO 8601（読み取り可能な形式） | 2025年12月7日12:30:45Z / +08:00 | 標準の日付、時刻、タイムゾーン |
| 埋め込みタイムスタンプオーバーレイ | 2025/12/07 12:30:45 | 画像自体に人間が目に見えるタイムスタンプ |
タイムスタンプのTucsenカメラサンプルファイル
02 | ソフトウェアタイムスタンプとハードウェアタイムスタンプ
ソフトウェア タイムスタンプは PC が画像データを受信した後に生成されますが、ハードウェア タイムスタンプは正確な露出イベント時にカメラ内部で生成されます。
両者の違いは、時間の精度、同期の信頼性、動的測定の整合性に大きな影響を与える可能性があります。
1. ソフトウェアのタイムスタンプ
ソフトウェアタイムスタンプは、画像がホストに到着した後にPC側のドライバまたはアプリケーションによって生成されます。これは露光時間ではなく、データ到着時間を反映します。
利点 - 汎用性があり、実装が簡単
• カメラのハードウェア設計に依存しない
• すべての主要インターフェース（USB、GigE、CameraLinkなど）で動作します
• ソフトウェアでシステム時間から簡単に生成可能
• 迅速な開発、デバッグ、ログ記録に適しています
• 低い統合コストと高い互換性
制限事項 - 精密なタイミングには適していません
ソフトウェア タイムスタンプは、データ転送チェーン全体の影響を受けます。
カメラ → インターフェース (USB/GigE/CXP) → ホストドライバー → OS スケジューリング → アプリケーション
遅延、バッファリング、または CPU スケジューリング イベントにより、ms レベルの非決定論的エラーが発生する可能性があります。
フレーム レートが約 50 fps を超えると、これらの変動が急速に大きくなり、タイムスタンプの信頼性が著しく損なわれる可能性があります。
典型的な使用例（<30 fps 低速撮影)
| アプリケーションシナリオ | ソフトウェアタイムスタンプの役割 |
推奨カメラ
|
| 生物顕微鏡検査（通常の蛍光/組織イメージング） | データ管理、フレームソート、解析ソフトウェアでの位置合わせ |
|
| 工業用顕微鏡（材料検査/金属組織学） | バッチ追跡、画像トレーサビリティ、基本的なQCログをサポート |
2. ハードウェアのタイムスタンプ
ハードウェアタイムスタンプは、カメラのFPGAまたはタイミング回路内で、露出開始または終了の正確な瞬間に生成されます。これは、伝送やOSのレイテンシの影響を受けない、実際の物理的な取得時間を表します。
利点 - 高精度かつ決定論的なタイミング
ハードウェア タイムスタンプは次の機能を提供します。
• マイクロ秒（µs）からサブマイクロ秒の精度
• データ送信タイミングに依存しない
• 安定した、再現性のある、ジッターのない出力
• 実際のセンサーの露光タイミングと1:1で対応
そのため、高速イメージング、同期実験、時間的に重要な測定には不可欠です。
制限事項 - ハードウェアと設計に依存
ハードウェア タイムスタンプには次のものが必要です。
• FPGA/ASICにおける高精度タイミングロジック
• 高安定発振器（TCXO/OCXO）
• 正確な露光駆動タイミングと遅延補正
• 同期データストリームエンコーディング
• SDK/ドライバー解析形式との一貫性
実装はメーカーによって異なるため、システム間の統合には追加の調整やドキュメントのレビューが必要になる場合があります。
開発コストと複雑さはソフトウェアのタイムスタンプよりも高くなります。
一般的な高速アプリケーション（>50 fps）
| アプリケーション | ハードウェアタイムスタンプのメリット | 推奨カメラ |
| ライフサイエンス（高速カルシウムイメージングまたは電圧イメージング） | 実際の露光時間を記録し、トリガー出力を介してレーザーを同期します。 |
|
| 物理科学（高速モーションキャプチャー） | 正確な軌道再構築のためにマイクロ秒レベルの絶対タイミングを提供します | |
| 半導体検査 （ウェーハ・パネル検査） | タイムスタンプベースのカメラ同期。エンコーダベースの時間と位置のマッピングが可能 | |
| 機器の統合（カメラ + レーザー + 電動ステージ） | システム全体の絶対時間基準として機能し、マイクロ秒レベルの調整を可能にする |
