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ニコン「Rayfact」で学ぶ、失敗しないための3つのステップ

高精細検査の精度を左右するレンズ選定の考え方

最適なレンズを選定するための3ステップ

製造ラインの高速・高精度化が進む中、
マシンビジョンによる自動外観検査の重要性はますます高まっています。
ニコンのRayfactシリーズは、カメラのセンサ仕様や検査対象物に応じて
マシンビジョンの性能を最大限に発揮できるよう設計された産業用カメラレンズです。
検査対象物に合わせて最適なレンズを選ぶことで、性能を最大限に発揮できます。
本記事ではレンズ選定の基本ステップを順番に解説します。

なぜレンズ選定が重要なのか

検査精度を支えるのは、レンズの適合性

製造ラインの検査工程では、レンズが捉える画像のわずかな誤差が、検査結果に大きな影響を与えます。検査の目的や対象物、使用するカメラに適したレンズを使用することで必要な情報を正確に撮像することができます。検査精度向上には適切なレンズ選定を行うことが重要です。

一般的な選定ステップは以下の3段階です。

画像:産業用レンズの選定ステップ。基本仕様の確認として、ステップ1:イメージサークルを確認する→ステップ2:倍率を確認する(視野と画素分解能)→詳細性能の確認として、ステップ3:詳細性能を検討する

ステップ1:イメージサークルを確認する

イメージサークルとは何か?

イメージサークルとは、レンズが光学性能を確保できる円形の領域を指します。カメラで対象物全体を正しく撮影するためには、このイメージサークルの領域内に、カメラのセンサ(矩形または直線形)が完全に収まっていなければなりません。もし、センサがイメージサークルの外に出てしまうと、画像の周辺が暗くなったり、写らなくなったりする「けられ」と呼ばれる現象が発生し、正確な検査が行えなくなります。

画像:検査対象物(基板)からレンズを通り、カメラのセンサへ像が結ばれるイメージ。レンズの結像範囲である円形のイメージサークル内に、四角いカメラのセンサが収まっている様子を示しています。

ラインセンサとエリアセンサの違い

産業用カメラには、主に「ラインセンサ」と「エリアセンサ」の2種類があり、Rayfactはそれぞれに対応するラインナップを揃えています。

画像:ラインセンサとエリアセンサの比較図。ラインセンサは1列の形状で、フィルムなどの連続高速撮影に適しています。エリアセンサは面全体の形状で、半導体基板など一度に広範囲を撮影する用途に適しています。

ラインセンサとエリアセンサでは、イメージサークルの計算方法が異なります。

イメージサークルの計算方法:ラインセンサ

ラインセンサで基準になるのは「センサの幅」です。

【計算例】

画像:ラインセンサカメラの必要イメージサークル計算例。条件:1画素サイズ5マイクロメートル、画素数16,384(16k)。計算式:5マイクロメートル × 16,384 = 81,920マイクロメートル。必要なイメージサークルは約82mm以上となります。

イメージサークルの計算方法:エリアセンサ

エリアセンサで基準になるのは「センサの対角線の長さ」です。対角線の長さは、次の式を利用して求められます。

(対角線の長さ)= (横の長さ)+ (縦の長さ)2

【計算例】

画像:エリアセンサカメラの必要イメージサークル計算例。条件:1画素サイズ3.76マイクロメートル、画素数14,192 × 10,640(150MP)。対角線の計算により、必要なイメージサークルは約66.6mm以上となります。

Rayfactはイメージサークルが大きく、大型のラインセンサ/エリアセンサにも対応。
1つのレンズで広範囲の検査が可能になり、検査効率向上に貢献します。

Rayfactイメージサークル82mm以上のレンズ例

製品カタログのご希望、製品仕様に関するお問い合わせ、デモのご相談、使用説明書のダウンロードなど、下記フォームよりお気軽にお問い合わせください。

Coming Soon
次回「ステップ2:倍率(視野と画素分解能)を確認する」は9月7日頃の更新を予定しています

現場のニーズに応える幅広いレンズラインナップ

Rayfactは幅広い製品ラインナップを持ち、特定の検査ニーズに合わせた最適なレンズを選択できます。また、UV波長による検査や燃焼・プラズマ試験観察に適した紫外線対応レンズも取り揃えています。カメラの性能を最大限に引き出し、各分野の課題解決に貢献します。

画像:画像:二コンRayfactレンズの倍率とワークサイズに応じた製品マッピング図。 ※ Rayfact のワークサイズはイメージサークル 80 mm 換算

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外観検査用途に専用設計された高性能レンズで、シートやフィルム、印刷物、FPD用ガラス基板など、さまざまな検査の精度向上に貢献します。

株式会社ニコン
インダストリアルソリューションズ事業部

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