カメラコンサルティング

検査する対象物をしっかりと撮像することは、画像処理検査においてもっとも重要です。
カメラ・レンズ・照明は検査装置と同様、欠かすことのできないアイテムです。
とくに、照明は画像のコントラストへ大きな影響を与え、その良し悪しによって画像処理の精度が決まるといっても過言ではありません。

ヴィスコでは、検査精度・検査条件を考慮してお客様の要望を実現するベストな光学条件を提案します。

カメラ選定のポイント

カメラ選定のポイントとして以下の3つが挙げられます。

  1. 対象物のサイズ
  2. どこを検査するのか
  3. 欠陥として検出する傷や異物のサイズ

また、以下の条件を満たす必要があります。

  • 対象物を大きく映す
  • 対象物にピントの合った画像を映す
  • 明るくはっきりした画像を映す

2つの撮像方式

エリアセンサカメラ

エリアセンサカメラ

2次元の画像が得られる、画像処理システムにおいてもっとも一般的に用いられる撮像方式です。画像のサイズは、 カメラによって決まります。ストロボ照明を用いることで、動いている対象物でも画像取込を行うことが可能です。多くの場合、「30万画素カメラ」、「500 万画素カメラ」のように表現されます。

ラインセンサカメラ

ラインセンサカメラ

1次元の画像(1列分)を連続的に取得することで 2次元の画像を得るという、スキャナーやコピー機と同じ原理の撮像方式です。エリアセンサカメラに比べ、大きな対象物に対して有効で、連続的に画像を取得する場合に最適な方法です。画像取得時は、カメラもしくは対象が一定方向に動いている必要があります。多くの場合「1024 画素ラインカメラ」、「4096 画素ラインカメラ」と表現されます。

カラーカメラ

検査対象物の色違いの検出や、色むらの判定などに有効ですが、濃淡画像に比べて3倍ものデータ量となることから、画像処理装置の性能も高いものが要求されます。

画素数による検出の違い

カメラの解像度はどのぐらいのサイズの傷や異物を、欠陥として検出するかによって決まります。画像のサイズ(縦および横方向)が大きいほど、より多くの情報を得られた画像であり、小さな欠陥を検出することが可能となります。

欠陥の検出には4画素が必要

例:w640mmの対象物から欠陥を検出する場合

30万画素カメラ:一般的な画像サイズ=横方向640画素×縦方向480画素
640mmの対象物を視野いっぱいに撮像した場合、1mm=1画素となります。
つまり4mm以上の欠陥を検出可能となります。
500万画素カメラ:横方向2488画素×縦方向2050画素
500万画素カメラを用いることで0.257mm=1画素となり、1mmの欠陥を検出することが可能となります。

500万画素カメラ

500万画素カメラ

30万画素カメラ

30万画素カメラ

レンズ選定のポイント

レンズ選定の際に重要なのが、以下の7項目です。

  1. ディストーション (直線性、ピッチ、縦横のトータルピッチ)
  2. 明るさ
  3. 周辺光量差(中央と周辺の明るさの差)
  4. 周辺解像力
  5. テレセントリック性
  6. 被写界深度
  7. 色収差(特に赤と青のWD差で比較)

これらの項目をひとつひとつ検証し、数字で管理する ことは困難を伴いますが、「格子チャート」の画像を撮像して比較することで、カタログ等のスペック表だけでは分かりにくい、実用上重要な「本当の実力」が見え、 簡単にレンズの良し悪しが分かるようになるのです。

レンズ選定の方法

用意するもの

カメラ、格子チャート(できれば1mmピッチで寸法精度が高いもの)、被写界深度チャート、LED照明(赤青2色バックライト、青のバー照明の計3種類)

レンズの調整

絞りは開放で評価(テレセントリック性評価だけは絞って)
ピント調整がある場合は最遠(FAR、無限)に調整
画像の明るさは、カメラの露光時間によって調整

撮像対象と撮像画像

格子チャート
青照明でピントを合わせて1枚と、そのままの状態で赤に切替えて1枚(合計2枚)を撮像します。
レンズ個体の明るさを比較するときは、照明光量を一定にしてそれぞれ撮像します。
被写界深度チャート
青照明で絞り開放と閉じた状態で各1枚(合計2枚)を撮像します。

1.格子チャートを青・赤照明で撮像(色収差の評価に使用します)

青照明で
ピントを合わせたもの

青照明でピントを合わせたもの

青照明のピント位置のまま、赤に切替えたもの※ボケている

青照明のピント位置のまま、赤に切替えたもの※ボケている

2.被写界深度チャート(テレセントリック性、被写界深度の評価に使用します)

絞り開放で被写界深度を
浅くした画像

絞り開放で被写界深度を浅くした画像

絞りを閉じて被写界深度を深くした画像 ※テレセン性の評価

絞りを閉じて被写界深度を深くした画像※テレセン性の評価

3.格子チャートを撮像(周辺光量差、周辺解像力の評価に使用します)

格子チャートを撮像(周辺光量差、周辺解像力の評価に使用します)

4.格子チャートのピッチ・オフセット(高さ)を計測(ディストーションの評価に使用します)

格子チャートのピッチ・オフセット(高さ)を計測(ディストーションの評価に使用します)