工業用レンズを選定する際に考慮すべき点とは?

1.工業用レンズマウント

主流は3つありますレンズマウントの種類:Fマウント、Cマウント、CSマウント。Fマウントは汎用マウントで、一般的に焦点距離が25mm以上のレンズに適しています。一方、対物レンズの焦点距離が25mm未満の場合は、対物レンズのサイズが小さいため、CマウントまたはCSマウントが使用され、M12マウントを使用するものもあります。

Cとの違いマウントそしてCSマウント:

CマウントとCSマウントのインターフェースの違いは、レンズとカメラの接触面からレンズの焦点面(カメラのCCDイメージセンサーが配置されている位置)までの距離にあります。この距離は、Cマウントでは17.53mm、CSマウントでは12.5mmです。

CマウントレンズはCマウントカメラに対応し、CSマウントレンズはCSマウントカメラに対応しています。Cマウントレンズは、5mm C/CSアダプターリングを追加することでCSマウントカメラで使用できます。ただし、CSマウントレンズはCマウントカメラでは使用できません。

工業用レンズの選択-01

工業用レンズマウント

2.工業用レンズの基本パラメータ

1)視野角(FOV)視野とは、観察対象物の可視領域、具体的にはカメラのイメージセンサーに収まる部分を指します。(視野は機種選定において考慮すべき重要な要素です。)

工業用レンズの選択-02

視野図

2)作動距離(WD): 前面からの距離を指しますレンズ検査対象物までの距離、具体的には、鮮明な画像が形成される表面までの距離を指します。(選定時に考慮すべき重要な要素としては、作動距離が調整可能かどうか、および十分な設置スペースがあるかどうかが挙げられます。)

3)解決:検査対象物上で、画像システムが検出できる最小の識別可能な特徴のサイズ。ほとんどの場合、視野が狭いほど解像度は向上します。

4)被写界深度(DOF)レンズが、被写体が最適な焦点位置に近づいたり遠ざかったりしても、必要な解像度を維持できる能力。(被写界深度に関して顧客が特別な要件を持っているかどうかを確認する必要があります。)

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被写界深度図

3.工業用レンズのその他のパラメータ

1)イメージセンサーサイズカメラのイメージセンサーの有効領域のサイズで、通常は水平方向の寸法を指します。このパラメータは、目的の視野角を実現するための適切なレンズ倍率を決定する上で非常に重要です。レンズの主倍率(PMAG)は、イメージセンサーのサイズと視野角の比率で定義されます。イメージセンサーのサイズと視野角は基本的なパラメータですが、PMAG自体は基本的なパラメータとして分類されません。

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感光性チップの概略図

2)焦点距離(f): 光学系における光の収束または発散の尺度であり、光学中心からの距離として定義される。レンズ光が収束する焦点までの距離。カメラでは、レンズの中心から撮像面(フィルムやCCDセンサーなど)までの距離を指します。(覚えておくべき公式):f = {作動距離 / 視野の長辺(または短辺)} × CCDの長辺(または短辺)。

焦点距離の影響は以下のとおりです。焦点距離が短いほど被写界深度が深くなり、歪みが大きくなり、周辺光量落ちが顕著になり、画像の端の明るさが低下します。

3)解決:対物レンズ一式で識別可能な2点間の最小距離を示します。

0.61 × 波長 (λ) / NA = 分解能 (μ)

上記の計算方法は理論的には解像度を決定できるが、歪みは考慮されていない。

※使用波長:550nm

4)解像度: 1 mm の範囲内で視認できる黒と白の線対の数。単位: (lp)/mm。

MTF(変調伝達関数)

工業用レンズの選択-05

MTF図

5)ねじれ評価に使用される指標の1つレンズ性能。これは、光学系における結像誤差を指し、被写体面上にある直線(ただし光軸を通らない)が、結果として得られる画像では曲線として描かれる現象です。歪曲収差は画像の形状のみに影響し、鮮明度には影響しません。

6)絞りとF値絞りとは、レンズ内部にある機構で、レンズに入る光量を制御するものです。絞りの大きさは、F1.4、F2.0、F2.8などのF値で表されます。

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開口値図

7)光学拡大: 主倍率を計算するために使用される式は次のとおりです。PMAG = イメージセンサーサイズ (mm) / 視野 (mm)。

8)表示倍率: 表示倍率は顕微鏡で広く使用されています。観察対象物の表示倍率は、次の 3 つの要因に依存します。レンズ産業用カメラのイメージセンサーのサイズ(センサーフォーマット)、およびディスプレイモニターのサイズ。

表示倍率 = レンズ光学倍率 × モニターサイズ × 25.4 / センサー対角サイズ

4.工業用レンズの主な分類

分類方法:

1)焦点距離による分類:固定焦点レンズとズーム焦点レンズ

2)開口径による分類:固定開口径と可変開口径

3)マウントによる分類:Cマウント、CSマウント、Fマウントなど。

4)倍率による分類:固定倍率レンズと連続ズームレンズ。

マシンビジョン業界で一般的に使用される主要なレンズには、主にFAレンズ、テレセントリックレンズ、および工業用顕微鏡レンズが含まれます。

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様々な種類の工業用レンズ

5.工業用レンズを選定する際の重要な考慮事項

選択する際レンズまず、クライアントの要望を明確にする必要があります。

1)視野、光学倍率、および必要な作動距離:レンズを選択する際には、動作制御を容易にするために、検査対象物よりもわずかに広い視野を持つレンズを選択します。

2)被写界深度の要件:特定の被写界深度が必要なプロジェクトでは、可能な限り最小の絞り値を使用してください。レンズを選択する際は、プロジェクトの制約内で許容される最小の倍率を選択してください。高度な用途では、優れた被写界深度を提供するハイエンドレンズを優先してください。

3)センサーサイズとカメラインターフェース:例えば、2/3インチレンズは最大2/3インチの産業用カメラセンサーサイズをサポートしますが、1インチより大きいセンサーを搭載した産業用カメラはサポートできません。

4)光源との調和に注意し、適切なレンズを選択してください。

5)設置スペース:設計プランが既に決定している場合、クライアントに機器の寸法を変更するよう求めるのは非現実的です。


投稿日時:2026年10月23日