マシンビジョンシステム用M12マウントレンズ
M12レンズ（Sマウントまたはボードマウントレンズとも呼ばれる） は、組み込みカメラやコンピュータビジョン用途向けに設計された、ネジ込み式の小型光学系です。これらのコンパクトな レンズはM12×0.5mmのネジピッチを採用しており、サイズや重量の制約が重要なロボット工学、ドローン、防犯 カメラ、自動運転車などの分野において、事実上の標準となっています。 最新のM12レンズは、 サイズと重量がわずか数分の1というコンパクトな筐体でありながら、多くの大型Cマウントレンズに匹敵する光学性能を発揮します。
Commonlands社は、0.8mmの超広角 フィッシュアイ設計（最大226°のDFOV）から100mmの 望遠（5°のDFOV）まで、80種類以上のM12光学設計を在庫しています。 対応するセンサーフォーマットは 1/6インチから1/1.6インチまでで、最大20メガピクセルの解像度に対応しています。Commonlandsのレンズは 出荷前にMTFテストを実施しており、ご要望に応じてテストデータをご提供いたします。
M12レンズに対応しているCMOSセンサーはどれですか？
M12レンズは、ソニーのIMX、 オムニビジョンのOV、およびオンセミのARシリーズのCMOSセンサーと互換性があります。互換性を確保するには、次の3つの条件を確認する必要があります。レンズの像円が センサーの対角線長を上回っていること、カラーセンサーの場合は主光線角（CRA）が一致していること、 そして後焦点距離がPCBの積層高さと互換性があることです。
各センサーのページには、推奨レンズの一覧とともに、算出された画角、フォーマット寸法、およびCRAに関する注記が記載されています。 代表的な組み合わせとして、Raspberry Pi HQカメラに搭載された12.3MPのSony IMX477は、当社の 低歪み8mm M12レンズと相性が良く、また、IMX678は、 低照度環境向けのセキュリティカメラ用に設計された8.3MP 1/1.8インチStarvis 2センサーです。
M12マウント、Cマウント、CSマウントのレンズの比較
M12レンズは、直径12mm、ピッチ0.5mmのネジを採用していますが、フランジ距離の標準規格はありません。 Cマウントレンズは、直径1インチ（25.4mm）、32 TPIのネジを採用し、 フランジ距離は17.526mmです。CSマウントは同じネジを採用していますが、フランジ距離は12.526mmです。 M12レンズの重量は3～15gであるのに対し、Cマウントは50～200gであるため、サイズ、 重量、およびコストを優先する場合にM12レンズが選ばれます。標準化されているのはM12 × 0.5のネジ山のみであり、バレル径、 長さ、およびレンズホルダーの高さは設計によって異なるため、ハウジングを確定する前に、レンズの図面とマウントの寸法を確認してください。 。
| 仕様 | M12 / Sマウント | Cマウント | CSマウント |
|---|---|---|---|
| スレッド | M12 × 0.5mm | 1インチ × 32 TPI | 1インチ × 32 TPI |
| フランジ間距離 | 変数 | 17.526mm | 12.526mm |
| 重量 | 3～15g | 50～200g | 50～150g |
| おすすめ | ロボティクス、ドローン、組み込みシステム | 産業検査 | コンパクトな産業用 |
M12レンズのカスタム設計・製造
当社のサンディエゴにあるエンジニアリングチームは、カスタム光学設計から 量産まで一貫して提供しています。オプションには、特定の焦点距離、F値、IRフィルターの波長（650nm、850nm、 940nmバンドパス）、IP67/IP69Kの防塵・防水規格に対応したバレル寸法、およびセンサー固有のCRA最適化などが含まれます。 月間生産能力は10,000台以上です。 センサーのデータシートとご要件を添えて、当社のエンジニアリングチームまでお問い合わせください。
M12ボードカメラ用レンズの用途
M12レンズは、農業用ドローンや自律移動 ロボット（AMR）、ADASのドライバーモニタリング、医療用内視鏡、小売分析、産業用 バーコードスキャン、およびセキュリティ用 IPカメラなどに活用されています。コンパクトな形状により、 Cマウント光学系が物理的に収まらないような、スペースに制約のある筐体への組み込みが可能です。 セキュリティおよび CCTVカメラでは、焦点距離を撮影範囲に合わせて選択してください。広範囲の監視には4mm、一般的な監視には6mm、 長距離での詳細撮影には12mmが適しています。
マシンビジョン計測用低歪みM12レンズ
For precision measurement, barcode reading, and inspection applications where geometric accuracy is critical, low distortion M12 lenses deliver <1% barrel distortion without software correction. Our zero-distortion 6mm M12 lens and IP67-rated low distortion model are designed specifically for dimensional measurement in industrial automation. For applications requiring weather sealing, IP67 M12 lenses eliminate protective windows that would degrade optical performance.
用途に合ったSマウントレンズの選び方
M12レンズの選定には、画角、解像度（MTF）、および機械的適合性の3つの要素が重要となります。これらを 適切に決定すれば、残りの仕様（F値、IRフィルタ、シーリング）は、 使用環境に応じて自然に決まります。以下の注記では、各パラメータと、組み込みシステムにおいて最も重要な トレードオフについて解説します。
画角と焦点距離に関する考慮事項
- 画角（FOV）の要件 焦点距離によって、レンズが捉える被写体の範囲が決まります。短焦点距離のレンズは、移動ロボットに状況認識に必要な 広い視野を提供し、長焦点距離のレンズは、遠距離からの検査に必要な微細なディテールを鮮明に 捉えます。広角のM12レンズは一般的に樽型歪みが大きくなりますが、これは ソフトウェアで補正するか、歪みの少ない設計を採用することで回避できます。 望遠Sマウントレンズは、狭い視野において 幾何学的精度を維持します。歪みを含めた正確な撮影範囲は、当社の FOV計算ツールでシミュレーションできます。
- 被写界深度（DOF）の最適化 被写界深度とは、許容できるほど鮮明に写る距離の範囲のことです。F値を高くすると被写界深度は広がりますが、 光量も減少するため、照明条件が変動する環境で動作するボードカメラにとっては大きな制約となります。 固定焦点のM12モジュールは、再フォーカスを回避するために十分な被写界深度に依存しているため、作動距離が変動する場合は、 公称距離だけでなく、両極端の距離でも鮮明度を確認してください。当社の 被写界深度計算ツールは、 許容可能なボケを推定する際にピクセルピッチを考慮に入れています。
- センサーフォーマットとの互換性 レンズのイメージサークルは、センサーの対角線長以上でなければならず、そうでないと四隅にヴィネットが発生します。 必要以上に大きなイメージサークルであっても、センサーは適切に補正された 画角の中心部のみをサンプリングするため、光学的には問題ありません。 サイズや重量、そして決して使用しないレンズ要素分のコストを負担することになるため、フォーマットに適合したレンズの方が 通常、コスト面で有利です。1/2.3インチ用に最適化されたSマウントレンズは、1/3インチセンサーでも問題なく使用できますが、その逆の場合 は四隅が暗くなります。当社の 焦点距離計算ツールは、センサー フォーマットと、目標の画角（FOV）を実現する焦点距離を対応付けます。
光学性能仕様
- 解像度とMTF性能 変調伝達関数（MTF）は、各空間 周波数においてレンズがどの程度のコントラストを保持しているかを表します。これは、レンズの鮮明さを測る標準的な指標です。マシンビジョン分野における一般的なベンチマークとして、センサーのナイキスト周波数（1 / (2 × ピクセルピッチ)）において、 MTFがおよそ20%以上であることが挙げられます。これを下回ると、センサーではなくレンズが システムの解像度を制限することになります。 MTFを過剰に仕様化しても、ピクセルサイズが限界となった後は目に見えるメリットがなく、コスト増につながるだけであるため、実際に使用するセンサーに合わせてレンズを選定してください。Commonlands社は、ご要望に応じて測定済みのMTFデータを公開しています。
- F値と集光力 F値は集光力を決定します。像面の照度は1/N²に比例するため、F1.4のレンズは F2.0のレンズに比べて約2倍の光量を取り込むことができます。 明るい絞り（F1.4～F2.0）は、低照度下での S/N比を高め、動きのブレを抑える短い露光時間を可能にしますが、一般的に 画角の端で収差が目立ちやすくなり、被写界深度も浅くなります。被写体が十分に明るく、速度よりも構図が重視される場合は、 F2.8前後の適度な絞り値を選ぶ方が、多くの場合、より良いバランスとなります。
- レイ・アングル（CRA）の整合 CMOSセンサーでは、各フォトダイオードの上にマイクロレンズが配置されており、センサーの端に向かって 光の入射角が大きくなるように調整されています。レンズのCRAがセンサーのマイクロレンズ設計から 大きく逸脱すると、軸外光の一部がフォトダイオードに届かず、波長に依存したシェーディング、すなわち 後処理では除去が困難なピンク・グリーンのコーナーカラーが生じます。 レンズのCRAを、 センサーの公表されている曲線から数度以内の範囲に保つようにしてください。多くのセンサーベンダーは、約5°以内に収めることを推奨しています。 OV9281やAR0234などのグローバルシャッター式マシンビジョンセンサーは、 データシートにCRA曲線が掲載されています。採用を決定する前に、それらをレンズのCRAプロットと比較してください。
環境的および機械的要因
- 防塵・防水性能要件 IP67規格に準拠したM12レンズは、バレル部分で密閉されているため、屋外使用時に 通常必要となる保護窓や、密閉されていないレンズが持つような保護窓が不要となります。 これら2つの空気とガラスの境界面を排除することで、迷光が低減され、 コントラストが向上します。また、バレルが密閉されているため、湿度の高い 環境での温度変化に伴う内部の曇りを防ぐことができます。屋外や洗浄が必要な用途では、密閉型レンズを指定するか、高品質な 保護窓の費用を見込んでください。温度管理された屋内環境では、標準的なバレルを使用することでコストを削減できます。
- 熱安定性に関する考慮事項 光学ガラスは熱膨張率が低く、dn/dTも小さいため、全ガラス製のM12設計は −40°C～+85°Cの範囲で良好な焦点保持性能を発揮し、その多くは意図的に非熱化処理が施されています。 ガラスとプラスチックのハイブリッドSマウント 設計はコストが低いものの、光学用プラスチックは膨張率が高く、熱による 屈折率の変化も速いため、温度変化に伴い焦点がずれてしまいます。温度変動の激しい屋外用ボードカメラには 全ガラス構造を指定してください。温度管理された屋内システムの場合、ハイブリッド設計は コスト最適化の観点から妥当な選択肢となります。
防塵構造のM12レンズ
フィッシュアイ M12 レンズ
広角・低歪みのM12レンズ
M12マウントの望遠レンズ
カメラモジュールアセンブリ
包括的なイメージングソリューションをお探しですか？Commonlandsでは、M12レンズ、センサーボード、 ケーブル、ハウジングを一体化し、単一ユニットとしてテスト済みの完全なカメラモジュールアセンブリを提供しています。サプライチェーンの複雑さを軽減し、 量産までの時間を短縮します。
モジュール組立について学ぶ