固定焦点レンズとバリフォーカルレンズ: どちらがカメラに適しているか
カメラ プロジェクトには、適切なセンサー、プロセッサー、ハウジングが搭載されていても、間違ったシーンのビューが提供される可能性があります。結果に大きな影響を与える初期の決定の 1 つは、固定焦点レンズを使用するか可変焦点レンズを使用するかです。この用語は曖昧に使用されることがあるため、2 つの考え方を区別する価値があります。焦点調整は画像が鮮明になる距離を変更し、焦点距離調整は視野を変更します。レンズは、可変焦点にすることなく、設置中に焦点を合わせることができます。真の可変焦点レンズでは、焦点距離、つまりフレーミングを定義された範囲で調整できます。
どちらのデザインが自動的に優れているわけではありません。あ単焦点レンズカメラの位置と必要な範囲がわかっている場合は、多くの場合、この方法が実用的です。可変焦点レンズは、設置条件が異なる場合や、最終的な視野角を事前に設定できない場合に役立ちます。正しい選択は、用途、生産量、機械的エンベロープ、およびユーザーが実際にどの程度の調整を必要とするかによって異なります。
1. フォーカス調整はズームとは異なります
固定焦点レンズには、設計上の 1 つの焦点距離があります。その視野は、焦点距離とアクティブなセンサーの寸法によって決まります。設置中、ターゲット面を鮮明にするためにレンズの焦点を合わせる必要がある場合があります。コンパクトなボード カメラでは、ホルダー内でレンズを回転させて固定する必要がある場合があります。
可変焦点レンズには、より広い視野を得るには短く設定し、より狭い視野を得るには長く設定するなど、さまざまな焦点距離があります。焦点距離を変更すると、画像の倍率とフレーミングが変わります。光学設計に応じて、設置者は再度焦点を合わせる必要がある場合があります。あ可変焦点レンズまた、電動ズームレンズと混同しないでください。可変焦点調整は手動で行うことができますが、電動ズームにはアクチュエーターと制御電子機器が追加されます。 「調整可能な焦点」と「調整可能な視野」は異なる機能を表すため、この区別は仕様を作成する際に重要です。
2. 単焦点レンズが合理的な場合
カメラの取り付け位置、ターゲット距離、必要なカバレッジが安定している場合、固定焦点設計は魅力的です。光学設計は、範囲ではなく 1 つの焦点距離と 1 つのセンサー形式を中心に最適化できます。これにより、定義されたアプリケーションのサイズ、コスト、歪み、画質の制御が容易になります。
これは、大量の組み込みカメラに関連します。ドアベル カメラ、コンパクト IP カメラ、ダッシュ カメラ、または専用検査モジュールには、固定された機械的位置と明確に定義されたシーンがある場合があります。視野が検証されると、焦点距離を調整しても製品は改善されずに複雑さが増す可能性があります。固定設計により、組み立てが簡素化され、生産ラインで一貫して行う必要がある調整の数が削減されます。
制限は柔軟性です。後でカメラがターゲットから遠くに設置された場合、または顧客が必要なカバレッジを変更した場合、固定レンズでは希望のフレーミングが得られない可能性があります。プロジェクトでは、異なる焦点距離や取り付け位置の再設計が必要になる場合があります。したがって、レンズの仕様を固定する前に、取り付け形状を確認することが重要です。
3. 可変焦点レンズが役立つ場合
バリフォーカルレンズは、設置形状が不確実な場合、またはサイトごとに異なる場合に役立ちます。セキュリティ インテグレータは、カメラを取り付けた後、出入り口、積み込みベイ、または周囲エリアのフレームを作成する必要がある場合があります。可変焦点距離は、設置者がカメラを物理的に再配置することなく、詳細な範囲を交換するのに役立ちます。
これらはパイロット導入時にも役立ちます。顧客はおおよそのシーンを知っていても、最終的なカメラと被写体の距離は知らない場合があります。調整可能なレンズにより、チームは仕様を凍結する前にさまざまなビューを評価できます。ただし、調整範囲は適切である必要があります。データシートに記載されている広い範囲は、レンズがあらゆる設定で許容可能な解像度、歪み、またはエッジ性能を発揮することを保証するものではありません。
可変焦点光学系を使用するプロジェクトの場合は、広角、中距離、望遠の端での画質の証拠を求めてください。焦点距離を変更した後にフォーカスを再調整する必要があるかどうか、設定がどのようにロックされているか、カメラをハウジングに取り付けた後に調整を実行できるかどうかを確認します。
4. 完全なイメージング システムを比較する
センサーのフォーマットはレンズが使用する画像領域に影響を与えるため、出発点となります。特定の焦点距離の場合、通常、より大きなアクティブ センサーは、より小さなアクティブ センサーよりも広い視野を捉えます。水平および垂直の視野は、センサーの公称フォーマットだけでなく、実際のアクティブな画像の寸法を使用して計算する必要があります。
次に、シーンを定義します。カメラの取り付け高さ、ターゲット距離、必要な水平範囲、認識する必要がある最小のオブジェクトまたは特徴を記録します。広い視野にはシーン全体が含まれる場合がありますが、ターゲットが小さすぎて識別できない場合があります。ビューを狭くすると、ターゲット上のピクセル密度は向上しますが、エッジ付近のアクティビティが見逃される可能性があります。これはアプリケーションのトレードオフであり、どのレンズが最も大きな角度を持つかという単純な問題ではありません。
可変焦点システムの場合は、複数の焦点距離設定で画質をチェックします。固定レンズの場合は実際の設置距離と対象領域を評価してください。どちらの場合も、中心とエッジのシャープネス、歪み、相対照明、色収差、および意図した照明の下でのパフォーマンスを評価します。カメラにカバー ウィンドウが含まれている場合は、そのウィンドウを取り付けた状態でテストします。
5. 光学的および機械的考慮事項
可変焦点アセンブリには、通常、単純な固定焦点距離のボード レンズよりも多くの可動要素や調整可能な要素が含まれています。機械設計は、ユーザーが設定を変更している間も位置合わせを維持する必要があります。調整機構は設置後の意図しない動きに耐える必要があり、ハウジングは密閉や保護を損なうことなく設置者に十分なアクセスを提供する必要があります。
固定レンズには機械的リスクが自動的になくなるわけではありません。焦点位置、ネジの噛み合い、接着剤またはロック方法、バレルの寸法、組み立て公差はすべて、最終的なカメラに影響します。製造中にレンズを調整する場合、そのプロセスには再現可能な焦点ターゲットと定義されたロック手順が必要です。現場で調整する場合、設置者には明確な指示と結果を確認する方法が必要です。
環境条件も重要です。振動、温度サイクル、ほこり、湿気がカメラのアセンブリに影響を与える可能性があります。屋外または車両用途の場合は、実際の認定条件下で完全なモジュールとその保持方法を評価します。カメラのハウジングに適合するというだけの理由で、レンズが環境に適していると考えないでください。
6. コスト、生産性、保守性
量産カメラの場合は、レンズ単体の価格ではなく、システム全体のコストを比較してください。可変焦点設計により、設置に行く回数が減ったり、複数の固定焦点距離を用意する必要がなくなる可能性があります。その一方で、光学アセンブリ、ハウジング、調整プロセス、品質管理のコストが増加する可能性があります。また、設置者のトレーニングがさらに必要になる場合もあります。
製品が標準化され、カメラが大量に組み立てられる場合、固定レンズは効率的です。メーカーは再現可能な光学的および機械的セットアップを確立し、定義されたテストでそれを検証できます。これは、エンド ユーザーがインストール後にフレームを変更する必要がない場合に特に便利です。
決定にはサービス戦略を含める必要があります。カメラの位置を頻繁に変更したり、別の現場で再利用したりする場合、調整の柔軟性が真の価値を持つ可能性があります。カメラが製品に封入され、二度と触れることがない場合、追加された調整範囲はコストに見合わない可能性があります。購入者は、見積もられたレンズ価格と並行して、取り付け作業、交換在庫、サービスコール、および生産歩留まりを考慮する必要があります。
7. 実用的な選択チェックリスト
見積もりをリクエストする前に、センサーのモデルとアクティブな画像の寸法、必要な水平および垂直の視野、ターゲット距離、カメラと被写体の幾何学形状、最小オブジェクトサイズ、利用可能なレンズエンベロープおよび取り付けインターフェイスを準備します。設置後に焦点距離を調整する必要があるか、または組み立て中の焦点調整で十分であるかどうかを述べます。
可変焦点の提案の場合は、必要な焦点距離範囲を指定し、代表的な設定での視野値を求めます。 1 つのサンプル画像に依存するのではなく、さまざまな範囲にわたる画質の証拠を要求します。固定レンズの場合は、サプライヤーが適切な焦点距離を推奨できるように、正確なターゲット範囲と距離を提供してください。いずれの場合も、動作温度、振動暴露、照明範囲、および許容基準を定義します。
有用な評価には、最終的なセンサー、ハウジング、保護ウィンドウ、画像処理設定が使用されます。光学ベンチ上では適切に見えるレンズでも、特にカメラにカバー ウィンドウや厳しく拘束された機械的パッケージが含まれている場合、統合後の動作が異なる場合があります。
ボシ光学 の使用
ボシ光学は、セキュリティ、自動車、ドローン、組み込み画像アプリケーション向けのカメラ レンズ製品を提供し、標準構成がシステム要件を満たさない場合のカスタマイズされた光学に関する議論をサポートします。固定オプションと調整可能なオプションを比較するプロジェクトの場合、最も役立つ開始情報は、センサー、視野、ターゲット距離、利用可能なパッケージの寸法、および予想される生産量です。
[Boshi Optics のカメラ レンズ製品範囲](https://www.lensmanufacture.com/products/lens.html) および [カスタマイズされた光学製品](https://www.lensmanufacture.com/customized-products) をご覧ください。これらのページは、適切な構成について議論するための出発点となります。最終的な選択は、カメラの実際の光学的および機械的要件に基づいて行う必要があります。
結論: 実際に使用する調整を選択してください
固定焦点レンズと可変焦点レンズでは、異なる問題が解決されます。固定焦点距離は、既知の形状と大量生産を伴う再現性のあるカメラ設計にとって、多くの場合、強力な選択肢です。可変焦点調整は、フレームを現場で調整する必要がある場合、または展開条件が異なる場合に役立ちます。最適な決定は、最初に必要なイメージを定義し、次に光学性能、機構、設置ワークフロー、システムの総コストを確認することによって行われます。
設置後に焦点距離を変更する必要がない場合は、固定設計の方がシンプルで経済的です。フレーミングの不確実性がプロジェクトの真のリスクである場合、可変焦点レンズを使用すると時間が節約され、導入の柔軟性が向上する可能性があります。いずれの場合も、焦点距離ラベルだけから選択するのではなく、カメラ全体を検証してください。
