3Dロボットビジョンのレンズ

ここでは、3Dロボットビジョンに用いられているレンズの種類とレンズの選び方を解説しています。

3Dロボットビジョンに使用されるレンズの種類

エントセントリックレンズ

使用されることが多いレンズとして、エントセントリックレンズがあげられます。主な特徴は、人間の目と視野角が似ていることです。カメラから近いものは大きく、遠いものは小さく描かれます。画像の中央と周囲で見え方が異なる点にも注意が必要です。標準的なタイプのエントセントリックレンズは、焦点、視野角が固定されています。このほかにも、画角が広い超広角レンズ、歪みが少ない長焦点レンズなどがあります。主な用途は、特徴、色、文字の認識などです。測定以外の用途に適しています。

テレセントリックレンズ

主光線がレンズの光軸と平行になるようにつくられているレンズです。レンズと物体の距離にかかわらず一定の倍率を保てます。つまり、カメラから物体が遠くても、近くても同じように見えます（遠近法の誤差が生じません）。また、画像の中央と周囲の見え方も同じです。以上の特徴を備えるため、レンズと物体の距離が測定精度に影響するケースなどで主に用いられています。寸法の計測に向いているレンズといえるでしょう。

3Dロボットビジョンのレンズ選びのポイント

価格と性能のバランス

レンズは、3Dロボットビジョンの性能に大きな影響を与えます。低画質だと適切な評価を行えないためです。作業の精度が低下するおそれがあります。ただし、高品質なレンズは原則として高価格です。性能と価格のバランスを意識してレンズを選びましょう。

マウント

カメラとレンズを接続する部分をマウントといいます。マウントには規格があるため、レンズを選ぶ前に接続できることを確かめておく必要があります。マウントの規格が異なるレンズや、変換アダプターが用意されていないレンズは、カメラに接続できない可能性があります。産業用の3Dロボットビジョンでは、Cマウント、Sマウントなどが主に使用されています。

センサーサイズとイメージサークル

センサーサイズにあわせてレンズを選ぶことも大切です。イメージサークルとセンサーサイズを揃えると、歪みが生じにくくなるため、明瞭な画像を得られます。イメージサークルがセンサーサイズより大きいレンズを選ぶ必要は原則としてありません。イメージサークルを活用できない領域が生じるため、コスト効率が下がるおそれがあります。

解像度

鮮明な画像を得たい場合は、解像度の高いレンズを選びましょう。レンズの性能は、表示できるピクセル数に影響を与えます。したがって、センサーのピクセルサイズとレンズの解像度を揃えることが大切です。

まとめ

3Dロボットビジョンに利用するレンズは、大きくエントセントリックレンズとテレセントリックレンズにわかれます。前者はレンズと物体の距離で見え方が変わりますが、後者は見え方が変わらないという違いがあります。エントセントリックレンズは測定以外、テレセントリックレンズは測定に向いているといえるでしょう。レンズを選ぶ際は、マウント、解像度などに加えて、性能と価格のバランスを意識することが大切です。この記事を参考に、レンズ選びを進めてみてはいかがでしょうか。

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