産業用カメラに最適なレンズを選ぶには？

産業用カメラは、マシンビジョンシステムの重要な構成要素です。その最も重要な機能は、光信号を小型の高解像度産業用カメラで使用できる整然と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において、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、対象となる光学画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ある。

視覚システムによって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を与える。

産業用カメラレンズは、一種の画像機器として、電源、カメラなどとともに完全な画像取得システムを構成します。したがって、産業用カメラレンズの選定は、システム全体の要件によって左右されます。一般的に、以下の点から分析・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が焦点範囲内にあ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、他の帯域にも応用例があります。追加のフィルタリング対策は必要でしょうか？単色光でしょうか、それとも多色光でしょうか？迷光の影響を効果的に回避できるでしょうか？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択する

2.特別なリクエストには優先的に対応いたします

実際の用途によっては、特別な要件が生じる場合があります。例えば、計測機能の有無、テレセントリックレンズの必要性、画像焦点深度が非常に大きいかどうかなど、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がちですが、あらゆる画像処理システムにおいて考慮に入れなければなりません。

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た倍率を理解し、最後に空間構造の制約と組み合わせた可能な物体-像間距離を理解することで、産業用カメラレンズの焦点距離をさらに推定するというものです。

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）に関係しています。

産業用カメラレンズを選ぶ際に考慮すべき事項

4.画像サイズと画質

画像の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る必要があり、「小さいものを収めるために大きいものを選ぶ」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で示される画像サイズを超えてはならず、そうでない場合は視野端の画像品質が保証されません。

画像品質の要求は主にMTFと歪みに依存する。計測用途においては、歪みに特に注意を払う必要がある。

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、最終的な画像明るさは絞り、カメラ粒子、積分時間、光源など多くの要因によって決定されます。そのため、必要な画像明るさを得るためには、複数の調整ステップが必要となります。

産業用カメラのレンズマウントとは、レンズとカメラ本体を接続する取り付け部のことで、両者は必ず一致していなければなりません。一致しない場合は、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.コストと技術成熟度

上記の要素を総合的に検討した結果、要件を満たす解決策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、それらを優先的に検討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。たとえば、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条件は、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。

レンズ選定のための基本的な分析は以下のとおりです。

（１）白色LED光源で使用するレンズは可視光範囲内のものでなければならず、ズーム機能は不要で、固定焦点レンズを選択できる。

（２）工業検査では測定機能が必要とされるため、選択され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200mmを超える必要がある場合、選択するレンズの焦点距離は17mm以上でなければならない。

（４）選択したレンズの画像サイズはCCDフォーマット以上、つまり少なくとも２／３インチ以上でなければならない。

（５）レンズマウントは産業用カメラで使用できるように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予備的な「概要」が得られます。焦点距離は17mm以上、固定焦点、可視光域、Cマウント、少なくとも2/3インチCCD画素サイズに対応、画像歪みが小さいことが条件となります。これらの要件に基づいて、さらに選定を進めることができます。複数のレンズがこれらの要件を満たす場合は、さらに最適化して最適なレンズを選択することをお勧めします。

最後に：

創安は、工業用レンズこれら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、またはご要望のある方は、お早めにご連絡ください。