ドローン用のM12レンズの選び方
ドローンの光学系は、地上設置型システムとは異なります。機体に1グラムでも重量を追加すれば、その分だけ飛行時間が削られてしまいます。レンズがしっかりと固定されていないと、プロペラの回転による振動で画像がぼやけてしまうこともあります。また、必要な視野角（FOV）は、ゲートを駆け抜けるレースを行うのか、建設現場を調査するのかによって、まったく異なります。ここでは、こうしたトレードオフをどのように検討すべきかについて解説します。
重量制限
小型クアッドコプターでは、搭載重量が飛行時間や機動性に直接影響します。5gのレンズと2gのレンズでは、バッテリー消費量に明らかな差が生じます。M8レンズは一般的にM12レンズよりも軽量で、総重量が1g未満のものもあります。CIL829（M8、2.8mm）の重量は約0.5gです。マイクロ機や太陽光発電式の固定翼機にとっては、この差が重要になります。
その代償となるのが光学性能です。M12レンズは、使用できるレンズ要素が多いため、焦点距離の選択肢が豊富で、より明るい開放F値を実現し、一般的に歪みも少ないのが特徴です。ドローンが5～10gのレンズ重量に対応できるのであれば、M12の方が柔軟性が高くなります。CIL036（3.3mm、19ドル）は重量が約2gであり、その理由から多くの民生用ドローンの組み立てに採用されています。
振動および衝撃
プロペラの振動は、画像の鮮明さを損なう要因となります。高周波の振動は、ドローンが安定してホバリングしている場合でも、映像をぼやけさせてしまいます。着陸時の衝撃で、しっかりと固定されていなかったレンズがずれてしまうこともあります。これを防ぐには、M12ネジにネジロック剤を塗布すること、そしてレンズバレルが保護ハウジングからはみ出さないようにし、衝撃を受ける可能性を排除することが有効です。
ドローンの自作者のなかには、ピント合わせをした後、レンズをシリコンを少量塗って固定する人もいます。これにより、飛行中の回転を防ぐことができます。離着陸を頻繁に行う場合は、レンズバレルを機体形状の内側に収めるような、埋め込み式のマウントを検討してみてください。
さまざまなミッションにおける視野
FOVの要件は用途によって大きく異なります。FPVレースでは、パイロットが周辺視野でゲートや障害物を確認できるよう、140°から180°以上という最大限の視野角が求められます。この分野では、195°のM8フィッシュアイレンズが人気です。測定を行うわけではなく、単に飛行するだけなので、歪みは問題になりません。
一方、点検用ドローンには逆の特性が求められます。視野角（FOV）を狭く（40°～60°）することで、遠距離からでも被写体に対してより多くの画素数を確保できます。CIL083（8mm、視野角52°）は、まさにこの用途向けに設計されています。つまり、広範囲の撮影範囲と引き換えに、細部の描写力を優先しているのです。
Mapping sits in the middle. You need enough coverage to capture overlapping swaths efficiently, but low distortion to avoid warping your orthomosaics. 70° to 100° is typical. The CIL335 (3.5mm, 92°) works well for this. Use the FOV calculator to match your sensor format.
フォトグラメトリーにおいて、歪みは重要な要素である
樽型歪みとは、広角画像に見られる湾曲した歪みのことで、直線が外側に反って見える現象です。FPVにおいては、これは問題になりません。しかし、フォトグラメトリーやマッピングにおいては、データを台無しにしてしまいます。歪みがあると、地上制御点の位置合わせが狂い、オルソモザイクや3Dモデルに誤差が生じます。
ソフトウェアで歪みを補正することは可能ですが、その補正の精度はキャリブレーションの精度に左右されます。CIL083のように光学歪みが1%未満のレンズは、必要な補正が少なく、より正確な結果が得られます。フォトグラメトリにおいては、解像度よりも歪みの方が重要です。 鮮明であっても幾何学的に歪んだ画像は、形が正確に再現されているものの、わずかに解像度が低い画像よりも劣ります。特定のセンサーや高度に応じた数値を算出するには、GSDおよび物体検出計算機能が搭載された「ドローンマッピング用レンズガイド」をご利用ください。
センサーの互換性
どのレンズにもイメージサークルがあります。その円がセンサーの対角線よりも小さい場合、四隅が暗くなってしまいます。一般的なドローン用センサーとその対角線は以下の通りです：
- IMX477（1/2.3インチ、対角7.9mm）：Raspberry Pi用高画質カメラ。より大きなイメージサークルのレンズが必要
- IMX462（1/2.8インチ、対角6.4mm）：低照度環境でのドローン撮影に人気
- AR0234（1/2.6インチ、対角6.9mm）：グローバルシャッター、高速動作の撮影に適している
- OV9281（1/4インチ、対角4.6mm）：一般的なステレオ／深度センサー
イメージサークルのサイズについては、レンズのデータシートを確認するか、当社のセンサーサイズ表をご参照ください。Jetson Nano や Raspberry Pi コンピュートモジュールを中心にシステムを構築する場合、センサーは通常 IMX477 または IMX219 です。ArduCam や e-con には、M12 マウントを備えた優れたモジュールが揃っています。
昼間、夜間、および赤外線（IR）モードでの動作
一部のドローンは夕暮れ時に飛行したり、夜間作戦のために近赤外線（NIR）照明を使用したりします。ほとんどのM12レンズは近赤外線を問題なく透過しますが、カメラからIRカットフィルターを取り外すか、専用のIRパスフィルターを追加することをお勧めします。大口径（F/1.4～F/2.0）のレンズは、1回の露出でより多くの光子を集めることができるため、低照度環境での撮影に役立ちます。
熱画像の場合は事情が異なります。LWIR（8～14ミクロン）レンズには、一般的な光学ガラスではなく、ゲルマニウムやカルコゲナイドガラスが使用されています。標準的なM12レンズは熱画像には使用できません。LWIRが必要な場合は、FLIRやSeek製の専用レンズコアを検討する必要があります。
規制上の考慮事項
米国における商用ドローンの運用は、FAAパート107によって規制されています。写真測量、点検、あるいはその他の商用目的でドローンを飛行させる場合、一貫した結果をもたらす信頼性の高い光学機器が必要です。BVLOS（視界外飛行）の免除申請においては、規制当局は、衝突回避システムが十分なカバー範囲と信頼性を備えていることを確認したいと考えています。
これはレンズの仕様ではありませんが、レンズ選定においては重要なポイントです。品質管理が不十分な安価な光学製品は、肝心な時に故障する恐れがあります。弊社では出荷前にすべてのレンズを検査しており、重要な用途向けには個別のMTF測定レポートをご提供可能です。複数の航空機で性能が均一な光学製品が必要な機隊導入の場合、その旨をお知らせいただければ、同一の生産ロットから製品を選定いたします。