目的に合ったレンズ・照明の選定

画像センサは、カメラ・照明・レンズ・コントローラなど、多くの機器から構成されるセンサです。導入にあたっては、それぞれの機器の選定に始まり、設置場所や入出力の仕様確認、検出判断など、さまざまな工程が必要です。ここでは、機器選定の中から、目的に合ったレンズ・照明を選定するためのポイントを紹介します。

この1冊でまるわかり！“画像センサ”導入ガイド

画像センサを導入～設置～運用していくまでに、おさえておきたい手順とポイントをわかりやすく解説。

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現在画像処理で主に使われるのがLED照明です。検査内容に合わせて最適な照明を選定するには3工程あります。

• （1）照明を当てる方向を決める
• （2）照明タイプ・形状を決める
• （3）照明の色（波長）を決める

画像処理で使われる照明の方向は大きく3タイプに分けられます。

• ① 正反射タイプ
  対象物に正反射した光をレンズが受け取る方式、ガラス基板表面など反射しやすい特性のワークで有効

• ② 拡散反射タイプ
  対象物に正反射した光を逃がして全体的に均一な光をレンズが受け取る方式、透明テープ越しで検査をするなど反射しやすいワークを無視したいときに有効

• ③ 透過タイプ
  照明を対象物の背景から照射し透過光でシルエットを検出する方式、不織布など光が通りやすいワークで有効

照射方向を決めた後は、検出内容と背景と周囲環境から照明の種類（型式）を選定します。 それぞれの照射方向の照明候補から以下のように選定します。

（1）正反射の検出例

（2）透過の検出例

最後にワークと背景に合わせて照明の色を決めます。カラーカメラを使う場合、白色を選択するのが一般的ですが、白黒カメラを使うときは以下の知識がより重要となります。

レンズの仕様の一つとして「焦点距離」があります。FA用のレンズには代表的なものとして、8mm/16mm/25mm/50mmといった仕様のレンズがあります。撮像したい対象物に必要な視野と焦点距離から、焦点の合う位置＝WD（ワークディスタンス）を求めることができます。

WDと視野の大きさは、レンズの焦点距離とCCDのサイズで決まり接写リングが不要な最至近距離以上では、WDの概算の値は次の比例式で表されます。

WD：視野角＝焦点距離：CCD サイズ

• ①焦点距離が短いレンズほど、深度の範囲が深くなります。
• ②対象物までの距離が遠くなるほど、深度の範囲が深くなります。
  →接写リングやマクロレンズを使用した場合に被写界深度が浅くなるので注意が必要です。
• ③ 絞りを絞っている状態ほど深度の範囲が深くなります。
  →同じレンズでも絞りを絞って、明るい照明で照らした方が、ピントが合いやすくなります。

下図のような斜面に高さを表示したテープを貼った対象を撮像したとき、絞りを開放した場合と絞った場合を比較しています。

下の画像は弊社製高解像度レンズ「CA-LH16」と標準レンズ「CV-L16」で同じ画像を映したときのものです。画像の違いはレンズの材質と構造の差です。用途によって高解像度レンズを選定すると、よりコントラストの高い画像を得ることができます。

使用レンズCA-LH16/CV-L16

検査対象物コピー用紙

視野60mm/汚れサイズ：約0.3mm