産業用カメラに適したレンズの選び方

産業用カメラはマシンビジョンシステムの主要コンポーネントです。その最も重要な機能は、小型で高解像度の産業用カメラ向けに、光信号を整列した電気信号に変換することです。

マシンビジョンシステムでは、産業用カメラのレンズは人間の目に相当し、その主な機能は、対象となる光学像をイメージセンサー（産業用カメラ）の感光面に焦点を合わせることです。

視覚システムで処理されるすべての画像情報は、産業用カメラのレンズから取得できます。産業用カメラレンズ視覚システムの全体的なパフォーマンスに直接影響します。

産業用カメラレンズは、画像機器の一種として、通常、電源、カメラなどを含む完全な画像取得システムを形成します。したがって、産業用カメラレンズの選択は、システム全体の要件によって決まります。一般的には、以下の側面から分析・検討することができます。

1.波長とズームレンズの有無

産業用カメラレンズにズームレンズが必要か固定焦点レンズが必要かを確認するのは比較的簡単です。まず、産業用カメラレンズの動作波長に焦点が合っているかどうかを確認する必要があります。撮影中に倍率を変更する必要がある場合はズームレンズを使用し、そうでない場合は固定焦点レンズで十分です。

動作波長に関しては産業用カメラレンズ可視光帯域が最も一般的ですが、他の帯域での応用もあります。追加のフィルタリング対策は必要ですか？単色光ですか、それとも多色光ですか？迷光の影響を効果的に回避できますか？レンズの動作波長を決定する前に、上記の問題を総合的に検討する必要があります。

産業用カメラレンズを選ぶ

2.特別なリクエストは優先されます

実際の用途によっては、特別な要件が発生する場合があります。例えば、測定機能の有無、テレセントリックレンズの必要性、画像の焦点深度が非常に深いかなど、特別な要件を事前に確認する必要があります。焦点深度は軽視されることも多いですが、画像処理システムにおいては必ず考慮する必要があります。

3.作動距離と焦点距離

作動距離と焦点距離は通常、一緒に考慮されます。基本的な考え方は、まずシステムの解像度を決定し、次にCCDピクセルサイズと組み合わせて倍率を理解し、さらに空間構造の制約と組み合わせて可能な物体像間距離を理解し、産業用カメラレンズの焦点距離をさらに推定することです。

したがって、産業用カメラ レンズの焦点距離は、産業用カメラ レンズの作動距離とカメラの解像度 (および CCD ピクセル サイズ) に関連しています。

産業用カメラレンズを選ぶ際に考慮すべきこと

4.画像サイズと画質

画像サイズは産業用カメラレンズ選択するレンズは、産業用カメラの感光面サイズと互換性があり、「大小を合わせる」という原則に従う必要があります。つまり、カメラの感光面は、レンズが示す画像サイズを超えてはなりません。そうしないと、視野の端の画質が保証されません。

撮像品質に対する要件は主にMTFと歪みに依存します。計測アプリケーションでは、歪みに特に注意を払う必要があります。

5.絞りとレンズマウント

産業用カメラレンズの絞りは主に撮像面の明るさに影響しますが、現在のマシンビジョンでは、最終的な画像の明るさは絞り、カメラ粒子、積分時間、光源などの多くの要因によって決まります。そのため、必要な画像の明るさを得るためには、複数段階の調整が必要です。

産業用カメラのレンズマウントとは、レンズとカメラの取り付けインターフェースを指し、両者は適合している必要があります。適合しない場合は、交換を検討する必要があります。

産業用カメラレンズを選ぶ際に考慮すべき要素

6.コストと技術の成熟度

上記の要素を総合的に考慮した結果、要件を満たすソリューションが複数存在する場合は、総合的なコストと技術的な成熟度を考慮して、それらを優先順位付けすることができます。

PS: レンズ選択の例

以下に、産業用カメラのレンズの選び方の例を示します。例えば、コイン検出用のマシンビジョンシステムには、産業用カメラレンズ既知の制約は、産業用カメラのCCDが2/3インチ、ピクセルサイズが4.65μm、Cマウント、作動距離が200mm以上、システム解像度が0.05mm、光源が白色LED光源であることです。

レンズを選択するための基本的な分析は次のとおりです。

（１）白色LED光源に使用するレンズは、可視光域でズームが不要な固定焦点レンズを選択できる。

（２）工業検査では計測機能が求められるため、選定するレンズは歪みが少ないことが求められる。

（３）作動距離と焦点距離：

画像倍率: M=4.65/(0.05 x 1000)=0.093

焦点距離: F= L*M/(M+1)= 200*0.093/1.093=17mm

対物距離が 200 mm を超える必要がある場合は、選択するレンズの焦点距離は 17 mm を超える必要があります。

（４）選択したレンズの像の大きさはCCDフォーマットより小さくなく、少なくとも2/3インチである必要があります。

(5)レンズマウントは産業用カメラに使用できるようCマウントである必要があります。現時点では絞りに関する要件はありません。

上記の要素を分析・計算することで、産業用カメラレンズの「概要」を概観することができます。焦点距離は17mm以上、固定焦点、可視光域、Cマウント、2/3インチ以上のCCDピクセルサイズに対応、画像歪みが小さいことなどが挙げられます。これらの要件に基づいて、さらなる選定を行うことができます。複数のレンズがこれらの要件を満たしている場合は、さらに最適化を行い、最適なレンズを選択することをお勧めします。

最後に：

ChuangAnは予備設計と製造を実施しました工業用レンズは、あらゆる産業用途で使用されています。産業用レンズにご興味をお持ちの方、またはご要望がございましたら、ぜひお気軽にお問い合わせください。