選定ガイド&技術資料

4つのステップで最適なレンズを選び、型番の意味を読み解き、技術ノートを参照し、カタログ・機種一覧表・データシートをフォーム入力なしで直接ダウンロードしていただけます。

選定ガイド · 型番の読み方 · ダウンロード · 技術コラム · 光学用語集

4ステップ選定法

センサーサイズを選ぶ

カメラのセンサーサイズを確認します。レンズのイメージサークルはセンサー対角以上である必要があります。例:2/3″対応レンズは2/3″・1/2″・1/1.8″センサーをカバーします。

倍率を計算する

倍率 = センサー幅 ÷ 視野(FOV)。ラインスキャンの場合は、水平画素数 × 画素ピッチ ÷ 走査幅で求めます。

作動距離を設定する

装置の機械的スペースと倍率/WD範囲表を照らし合わせ、物体・像面間距離(O/I)も合わせて確認します。

マウントと機械条件を確定する

C / M42 / M58 / M72 / M90 / M95 / F — カメラおよび治具とのフランジバック距離とクリアランスを検証します。

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コード読み取り工程におけるマシンビジョンレンズの選定

型番の読み方

ラインスキャン — LSシリーズ

LS2540A-0.24X:LS = ラインスキャンレンズ、25 = 焦点距離25mm、40 = 開放F値4.0、0.24X = 中心倍率。

単焦点・マクロ — FA / MCシリーズ

FA1220A:焦点距離12mm、1.1″対応。MC5010A:1.1″対応マクロ50mm。末尾のアルファベットは機械構成のリビジョン(A / B / C…)を示し、末尾の「D」は通常、大口径版または改良版を表します。

フルサイズ — LDシリーズ

LD5028-100MP:LD = フルサイズ対応レンズ、焦点距離50mm、F2.8、1億画素クラス(画素ピッチ3.1µm)。

パラメータ一覧

項目意味
EFL実効焦点距離
F NoF値 / 絞り範囲
WD作動距離(ワークからレンズ先端まで)
Mag.光学倍率
O/I物体・像面間距離(共役距離)
Image Circleレンズがカバーする最大センサーサイズ
TV Dist.TVディストーション
RI周辺光量比
MountC · M42 · M58 · M72 · M90 · M95 · F
ダウンロード

技術資料

フォーム入力もメール登録も不要です。クリックするだけでファイルがダウンロードされます。カタログ掲載の各機種には、製品ページに個別のデータシートもご用意しています。

ファイルは一般的なPDFリーダーで開けます。カタログと設備一覧はテキストレイヤーを保持しているため、機種名で全文検索(Ctrl+F)が可能です。

技術コラム

マシンビジョン光学の技術ノート

レンズの設計と検査を担当するエンジニア自身が執筆した、実践的な選定・測定のノートです。登録不要のホワイトペーパーではありません。

外部の参考情報

仕様や規格を照合する際に信頼できると弊社が考える、第三者による参考資料です:

光学用語集

光学・マシンビジョン用語集

レンズの仕様を決める際にエンジニアが実際に使う54項目 — 収差から作動距離までを収録しています。

A

Aberration(収差)

実際のレンズが理想的な結像からずれること全般を指します。古典的な分類は球面収差、コマ収差、非点収差、像面湾曲、ディストーション、さらに色収差(軸上および倍率)です。産業用レンズはこれらを完全に除去するのではなく、バランスよく補正したものです。

Aperture / F-number(絞り / F値)

焦点距離を入射瞳径で割った比です。1段絞るごとに(F2.8 → F4)光量は半分になりますが、被写界深度が増し、通常はMTFも向上します。データシートには使用可能な範囲(例:F2.8–F16)が記載されます。

Apochromatic(アポクロマート / APO)

3つの波長が同一面上に結ぶよう補正した設計で、色のにじみを最小限に抑えます。カラー検査や白色光による寸法測定で重要です。

B

Back Focal Length(バックフォーカス / フランジバック)

無限遠合焦時における、レンズの取付フランジ面から像面までの距離です。Cマウントは17.526mmで、M42・M58・M72・M90・M95・Fはそれぞれ固有の値を持ちます。値が合わないレンズは決してピントが合いません。

Barrel Distortion(樽型ディストーション)

正のディストーションです。直線が画面周辺に向かって外側に膨らみ、画像が「たるのように」見えます。

C

C-mount(Cマウント)

1″-32 UNねじ、フランジバック17.526mm。おおむね1.1″までのエリアスキャンマシンビジョンカメラで最も一般的なマウントです。

Chromatic Aberration(色収差)

波長による焦点位置または倍率のずれです。軸上(縦)色収差は色チャンネルごとに異なる深さでボケを生じ、倍率色収差は周辺に向かって大きくなる色のにじみを生じます。

C-mount vs CS-mount(CマウントとCSマウント)

CSマウントのフランジバックは12.526mmで、Cマウントより5mm短くなります。5mmアダプタを使えばCマウントレンズをCSマウントカメラに使えますが、その逆はできません。

Coaxial Illumination(同軸照明)

ビームスプリッタを介してレンズの光軸上から照射する照明で、照明光と結像光が同じ経路を通ります。ウェーハ、ガラス、研磨金属などの鏡面ワークの標準的な手法です。

Coating(コーティング / AR反射防止膜)

面あたり約4%の表面反射を1%未満にまで低減する薄膜層です。多層コーティングは、構成枚数の多いレンズや、強い逆光・高反射ワークのある現場で特に効果を発揮します。

Chief Ray Angle(主光線角度 / CRA)

主光線がセンサーに入射する角度です。センサーのマイクロレンズは特定のCRA向けに設計されており、不一致があると四隅でシェーディングや色誤差が発生します。短焦点レンズと大型センサーを組み合わせる際は必ず確認してください。

D

Depth of Field(被写界深度 / DOF)

許容できる鮮鋭さが保たれる物体距離の範囲です。F値と作動距離が大きいほど深く、倍率が高いほど浅くなります。多くの場合、許容錯乱円を2画素として規定します。

Distortion(ディストーション / 歪み)

結像位置の理想位置からのずれを、像高に対する百分率で表したものです。0.1%未満は計測用途グレード、0.1〜0.5%は欠陥検出に十分、1%超ではソフトウェア補正が必要です。

Diffraction Limit(回折限界)

絞りだけで決まる解像力の上限です。おおむね1500/F# lp/mm を超える性能はどんな設計でも得られないため、最適F値以上に絞り込むと被写界深度は増しても鮮鋭さは低下します。

E

Entrance / Exit Pupil(入射瞳 / 射出瞳)

物体側(入射瞳)および像側(射出瞳)から見た見かけ上の開口です。これらの位置が主光線角度の挙動を決めるため、マイクロレンズのシェーディングが問題となるセンサーでは重要です。

Effective Focal Length(実効焦点距離 / EFL)

無限遠物体に対する、後側主平面から像面までの距離です。センサーサイズと組み合わせることで視野(FOV)が決まります。

Entrance Pupil(入射瞳)

物体側から見た開口のことです。実際のF値を決めるのは物理的な絞り径ではなく入射瞳径であり、同じF値のレンズでも通過光量が異なるのはこのためです。

F

F-mount(Fマウント)

ニコンのバヨネットマウントで、フランジバック46.5mm。大型センサーカメラや、一部の高解像ラインスキャン・1億画素構成で使用されます。

Field of View(視野 / FOV)

センサーが結像する物体側の範囲です。FOV = センサーサイズ ÷ 倍率。本格的な引き合いではほぼ最初に提示される項目です。

Flange-back Distance(フランジバック)

バックフォーカスの項を参照。レンズが特定のカメラで物理的に合焦するかを決定する機械的な基準寸法です。

G

Ghost & Flare(ゴースト・フレア)

レンズ面間の反射によって生じる迷光像やかぶりです。低コントラストのモヤ、あるいは強光源の反対側に現れる明るい像として現れ、二値化処理が不安定になる最も多い原因です。

Filter Thread(フィルターねじ)

ねじ込みフィルターを取り付けるための鏡筒前端のねじです。バンドパスフィルターや偏光フィルターを発注する前に必ず確認してください。産業用レンズではM27、M30.5、M35.5などの特殊サイズがよく使われます。

H

Hypercentric Lens(ハイパーセントリックレンズ)

テレセントリックの逆の設計で、物体のさらに向こう側から光線が収束し、円筒ワークの外面を1ショットで撮像します。360°内壁・外壁検査光学系として内外壁の走査に用いられます。

I

Image Circle(イメージサークル)

レンズが実際に照明する円の直径です。センサー対角と同等かそれ以上でなければなりません。1.1″対応レンズは1.1″およびそれより小さいセンサーをカバーします。

Inch-format naming(インチ表記:1/2″、2/3″、1.1″)

歴史的なビジコン管のサイズであり、センサー対角ではありません。2/3″は対角11mm、1.1″は約17.6mmです。迷った場合は必ず実際の対角寸法で検討してください。

Iris(絞り:手動と電動)

手動絞りは一度設定して固定します。電動(DFA)絞りと電動フォーカスはコントローラで駆動するため、照明条件やワーク高さがロットごとに変わる混流ラインに適しています。

L

Line Pair per Millimetre(lp/mm:1mmあたりの線対数)

空間周波数の単位で、暗線1本と明線1本を1組とします。MTF曲線の横軸の標準的な単位です。

Line Scan Lens(ラインスキャンレンズ)

画素1列分の高さのセンサーに合わせて補正されたレンズです。イメージサークル(2Kでφ30mmから、16Kでφ82〜φ90mm)、倍率帯、作動距離範囲で規定されます。

M

M42 / M58 / M72 / M90 / M95

Cマウントの17.5mmフランジバックや1″ねじでは機械的に不足する場合に用いるメートルねじマウントです。主にラインスキャンレンズと大判レンズで使われます。

Magnification(倍率 β)

像の大きさ ÷ 物体の大きさ、すなわち β = センサー幅 ÷ FOV です。約0.1X以下は広視野用途、0.1〜1Xはマクロ領域、1X以上は顕微鏡領域となります。

MTF(変調伝達関数)

空間周波数に対するコントラスト伝達率を0〜1で表したものです。2つのレンズを比較する正直な指標ですが、中心値だけでなく必ず周辺値も比較してください。

Magnification(倍率 β / PMAG)

像の大きさを物体の大きさで割った値です。おおむね0.1X以下では多くのマシンビジョン用途で単焦点レンズが使われ、それ以上ではディストーションと作動距離の挙動が変わるためマクロ設計やテレセントリック設計が主流になります。

N

Nyquist Frequency(ナイキスト周波数)

センサーが解像できる最高空間周波数で、1 /(2 × 画素ピッチ)です。3.1µm画素のナイキスト限界は約161 lp/mm。これを超えるレンズ解像力を買っても予算の無駄になります。

O

O/I(物体・像面間距離)

物体面からセンサー面までの共役距離の合計です。装置設計者に必要な数値であり、作動距離にレンズ全長とバックフォーカスを加えた分だけ長くなります。

Optical Format(光学フォーマット / インチ呼称)

センサーのインチ呼称は実際の対角ではなく旧来の撮像管径です。1″センサーは対角約16mm、2/3″は約11mm。レンズ選定は必ずミリメートル表記の実際の対角寸法で行ってください。

P

Pixel Size(画素サイズ)

センサー画素の中心間隔で、µm単位で表します。画素が小さいほど解像度は上がりますが、感度は低下し、レンズに要求されるナイキスト限界も高くなります。

Principal Plane(主平面)

焦点距離を測る基準となる、レンズ内部の理論上の基準面です。高倍率で正確な共役計算を行う場合に必要となります。

Pincushion Distortion(糸巻き型ディストーション)

負のディストーションで、直線が周辺に向かって内側に湾曲します。樽型ディストーションとは符号が逆で、テレセントリック設計や長焦点設計で多く見られます。

Pixel Pitch(画素ピッチ)

センサー画素の中心間距離で、µm単位で表します。ピッチが小さいほど高解像力のレンズが要求され、同じディテールを描画するには3.45µm画素は6.9µm画素の約2倍のlp/mmを必要とします。

R

Relative Illumination(周辺光量比 / RI)

中心輝度に対する周辺輝度の百分率です。おおむね60%を下回ると目視できるシェーディングが現れ、フラットフィールド補正で除去する必要が生じて周辺ノイズが増幅されます。

Resolution(解像力)

確実に識別できる最小のディテールです。レンズにとっては単一の数値ではなくMTFで決まる性質であるため、必ず周波数とコントラストの判定基準をセットで提示してください。

Resolution(解像力:lp/mm)

センサー上で解像される1mmあたりの線対数です。レンズ比較の正直な指標であり、低コントラストでしか解像しないレンズは、5MPカメラに5MPレンズを組み合わせてもボトルネックになります。

Relative Illumination(周辺光量比)

中心輝度に対する周辺輝度の百分率です。約60%を下回ると周辺減光が濃淡検査に影響し始めます。単一の数値ではなく特性カーブの提示を依頼してください。

S

Sensor Format(センサーサイズ)

撮像領域の物理的な大きさです。マシンビジョンで一般的なフォーマットは1/2.9″、1/1.8″、2/3″、1″、1.1″、4/3″、フルサイズ、およびラインスキャンの2K/4K/8K/16Kです。

Shading(シェーディング)

中心から周辺に向かって徐々に輝度が低下する現象で、周辺光量比の限界とcos⁴則による減光が原因です。フラットフィールドキャリブレーションで補正されます。

Spectral Range(分光範囲)

レンズが補正・コーティング設計された波長帯です。可視設計のレンズを850nmで使用すると焦点移動が発生します。赤外照明を使う場合は近赤外補正版をご指定ください。

T

Telecentric Lens(テレセントリックレンズ)

入射瞳が無限遠にある設計で、物体距離が変わっても倍率が変化しません。寸法測定における視差誤差を除去できますが、サイズ・重量・価格が増大します。物体側、像側、両側テレセントリックのバリエーションがあります。

Thin-Lens Equation(薄肉レンズの公式)

1/f = 1/u + 1/v、倍率 β = v/u。装置レイアウトの一次検討には十分な精度ですが、最終設計ではデータシートのWD表を使用します。

TV Distortion(TVディストーション)

視野内の直線の最大の曲がりを像高に対する百分率で表したディストーションです。産業用データシートで記載される数値であり、同一レンズの幾何学的ディストーションより小さい値になります。

Telecentricity(テレセントリシティ)

視野全体で主光線がどれだけ平行に保たれるかを示す指標です。テレセントリックレンズは物体距離が変動しても倍率が一定に保たれるため、単なる外観検査ではなく寸法測定に用いられます。

V

Vignetting(周辺減光 / けられ)

四隅の著しい暗化、またはイメージサークル自体の欠けです。ほとんどの場合、レンズのイメージサークルがセンサーより小さいことが原因であり、不良ではなく選定ミスです。

W

Working Distance(作動距離 / WD)

レンズ前端(または規定の基準面)からワークまでの距離です。データシートには中心WDと、規定のMTFが保証される範囲が記載されます。

Wavefront Error(波面収差 / RMS)

射出波面の完全な球面からのずれで、通常は波長(λ)単位で表します。弊社の検査センターでは632.8nmにおいて RMS ≤ 1/200λ まで測定可能です。

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Z

Zoom vs Varifocal(ズームとバリフォーカル)

真のズームは焦点距離を変えてもピントが維持されますが、バリフォーカルは維持されず再合焦が必要です。マシンビジョンでは可動群による再現性低下を避けるため、単焦点またはテレセントリック設計が推奨されます。

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