画像処理テレセントリックレンズ

수직방향, 수평방향 모든 쪽의 고정밀도 화상 계측에 최적인 광학계

텔레센트릭 광학계는 렌즈 전체에서 주광선이 광축에 평행한 광학 디자인입니다.
화상 계측에서는 특히 물체측의 텔레센트릭 성능이 중요하며, 수직방향에 요철이 있는 워크를 계측할 때 가장 적합합니다. X, Y 방향의 디스토션도 크게 억제됩니다.
실리콘 웨이퍼 등의 경면체나 평활한 금속 패턴, 흠을 관찰할 때 동축낙사 조명을 사용하면 안정된 정반사광을 얻을 수 있습니다.

비 텔레센트릭 렌즈

  • 소형화하기 쉽다.
  • 렌즈 매수 소량.
  • 워크가 오르내리면 워크의 크기가 변화한다.

양측 텔레센트릭 렌즈

  • 물체측, 상측의 주광선이 렌즈 광축에 평행.
  • 워크가 오르내려도 상의 크기는 변화하지 않는다(초점 심도 내).
  • 크고 비용이 많이 든다.

물체측 텔레센트릭 렌즈

  • 물체측만 주광선이 렌즈 광축에 평행.
  • 동축낙사 조명에 필요한 시스템.
  • 워크가 오르내려도 워크의 크기가 변화하지 않는다.
  • 렌즈 앞부분이 워크와 동일한 크기를 유지해야 하므로 저배율의 경우 렌즈가 크고 비용 부담도 커진다.
  • 양측 텔레센트릭 렌즈보다도 소형화할 수 있다.

상측 텔레센트릭 렌즈

  • 상측만 주광선이 렌즈 광축에 평행.
  • 워크가 오르내려도 상의 크기가 변화한다.
  • 원래 색 편차 보정 용도의 비디오카메라용 렌즈는 모두 이 타입이 바람직하다

일반 렌즈

텔레센트릭 렌즈

높이가 있는 워크를 관찰할 때, 일반 렌즈를 사용하면 측면이 보이거나 동일한 크기의 물체라도 높이가 변하면 크기가 달라져 보이는데, 텔레센트릭 렌즈를 사용하여 관찰하면 위 그림의 오른쪽처럼 해소됩니다.

光学倍率の求め方

뮤트론에는 유한계의 렌즈가 다수 라인업 되어 있습니다. 각 제품의 시야(FOV)와 이미지 포맷 크기의 대비는 광학 배율로 나타내고 있으며, 이 광학 배율이 각 시스템에서 사용하는 렌즈의 선택에 가장 중요한 포인트가 됩니다.

이미지 포맷 크기

에어리어 센서

이미지 크기(inch) 1/3 1/2.5 1/2 1/1.8

2/3 (5MP)

1(5MP) 1(20MP) 1.1(12MP) 1.1(25MP) 4/3
세로 치수(mm) 3.6 4.27 4.8 5.35 7.1 10.2 8.81 10.35 12.8 13
가로 치수(mm) 4.8 5.7 6.4 7.14 8.47 12.8 13.19 14.13 12.8 17.3
대각 치수(mm) 6 7.12 8 8.93 11 16.4 15.86 17.5 18.1 23.5

Large Area Sensor

Resolution(Mega Pixel) 19.6MP 20MP 25MP 31MP 51MP 61MP 65MP 71MP 101MP 120MP 151MP
Resolution(H x V) 4416 x 4428 5120 x 3840 5120 x 5120 6464 x 4852 8424 x 6032 9588 x 6380 9344 x 7000 10000 x 7096 11648 x 8742 13264 x 9176 14192 x 10640
Pixel size(μm) 3.45 6.4 4.5 3.45 4.6 3.76 3.2 3.1 3.76 2.2 3.76
세로 치수(mm) 15.24 24.6 23.04 22.3 38.75 35.98 29.9 31 43.8 29.18 53.36
가로 치수(mm) 15.28 32.8 23.04 16.74 27.75 23.99 22.4 22 32.87 20.19 40.01
대각 치수(mm) 21.6 41 32.6 27.9 47.7 43.2 37.4 38 54.8 35.5 66.7

Examples of area sensor and large area sensor . Different size of sensor will be expected to be available for v arious applications.

라인 센서

센서 크기(㎜)  10.24 14.34 20.48 28.67 28.67 35 36 57.34 57.34 61.44 81.92
화소 크기(μm) 10 14 10 14 7 4.7 7 7 3.5 5 5
화소 수(pixel) 1024 1024 2048 2048 4096 7450 5150 8192 16384 12288 16384

화소 크기×화소 수로 센서의 크기가 정해집니다. CPU의 고속화에 호응하여 센서의 장대화가 진행되고 있습니다.
센서 크기가 클수록 그에 대응하는 렌즈도 대형화하고 제조의 난이도도 높아집니다.

광학 배율 계산식

시 야

(예) 렌즈에 카메라를 장착했을 때 실제로 보이는 범위(치수).
광학 배율 0.5배 이미지 포맷 크기 1/2인치(대각 치수 8㎜)의 경우

垂直視野=4.8÷0.5=9.6mm/水平視野=6.4÷0.5=12.8mm

배 율

光学倍率(M)=イメージフォーマットサイズ÷視野

전자 배율과 모니터 배율

전자 배율

전자 배율은 이미지 센서로 촬영한 상을 모니터에 나타냈을 때의 배율입니다.

모니터 배율

피사체를 렌즈를 통해서 모니터 화면에서 보았을 때의 배율을 말합니다. 모니터 배율(광학 배율 M)×(전자 배율)
(예) 광학 배율 0.5배 이미지 포맷 크기 1/2인치(대각 치수 8㎜) 모니터 크기 15인치(1인치=25.4㎜)의 경우

電子倍率 15×25.4÷8=47.6倍、モニター倍率 0.5×47.65=23.8倍

レンズの焦点距離と撮影範囲の求め方

촬영 범위 구하는 방식

(예제)
100m 거리에 있는 물체를 2/3형 카메라로 초점거리(f) 50㎜ 렌즈를 사용하여 촬영할 경우, 어느 정도 높이(X)까지 물체를 촬영할 수 있는가?

초점거리 구하는 방식

(예제)
렌즈 전면에서 20m 거리에 있는 높이 2m의 물체를 2/3형 카메라로 촬영할 경우, 그 렌즈의 초점거리(f)는 얼마인가?

結像関係式

기본 공식 가로 배율 물점 거리 상점 거리

FNO/NA 관계식

물체측 개구 수(NA)와 상측 개구 수(NA’)와의 관계 F넘버와 유효 F넘버(Fe)의 관계 개구 수와 유효 F넘버의 관계