さて、新年よりの新シリーズの開始である。
このシリーズでは、やや特殊な交換レンズを、カテゴリー毎に
紹介する。
既に本シリーズ第0回目として「アポダイゼーション」の
特集を行ったが、今回から正式なシリーズ記事としよう。
まず第1回目は「マシンビジョン用レンズ」の特集とし、
そのカテゴリーの所有レンズを6本取りあげる。
（内、4本は過去記事では未紹介）
なお、本シリーズでの多くの記事は「上級マニア」以上向け
の内容とする（＝【玄人専科】相当）
特に今回のマシンビジョン編は当該分野での非常に専門的で
高度な知識や計算能力が必要とされる為、難解な記事になる
事を最初に述べておく。
![c0032138_13492035.jpg]()
CCTV（閉回路TV)用レンズの一種である。
それらは一般的なカメラ市場とは全く接点の無い分野だ。
上級カメラマニアですらも知らないと思われる専門分野だが、
これを説明しだすと長くなる為、「匠の写真用語辞典第3回」
記事を参考とするか、さらに興味があれば、ミラーレス・
マニアックス等での以下のCCTV系レンズ紹介記事を参照の事。
（ミラーレス・マニアックス第4回、第21回、第54回、
第62回、第72回、補足編第4回、ハイコスパ第17回）
それと、CCTV用レンズ全般には監視、製品検査、画像処理、
機械制御等、様々な用途があるが、今回の特集では、全て
「マシンビジョン」用レンズである、これの主な用途は
画像情報による機械制御であり、この為、レンズ性能は
比較的高画質となっている。中には写真用レンズと同等の
高い解像力を持つものもあるが、そのあたりは後述する。
なお、この手のレンズを使用するのは、現代においては
PENTAX Qシリーズを用いるのが簡便だ。今回は母艦として
PENTAX QおよびPENTAX Q7を主に使用するが、より一般的な
機材としてμ4/3(マイクロフォーサーズ）機も使ってみよう。
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まず、今回最初のマシンビジョン
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（発売時定価22,000円）
カメラは、PENTAX Q7 (1/1.7型機）
発売年不明（2000年代?)の、FA用低歪曲マクロ（近接専用）
初期メガピクセル対応、MF単焦点手動絞りレンズ。
開放F値は撮影距離に関連した「露出倍数」に応じ、
F2.1～F2.5程度となる。（匠の写真用語辞典第2回記事）
本レンズにおける型番LD(＝低デイストーション）とは、
「歪曲収差が少ない」という意味だ。
![c0032138_13494927.jpg]()
近距離の製品の品質を自動的に検査する等が主目的だ。
この時、製品の形状、たとえば真四角な物が曲がって写って
しまったら、製品自体が不良で曲がっているのか、レンズの
歪みかは、画像処理上では判断不能だ、よって本レンズでは、
まず「歪曲収差」の低減を主眼に設計されている。
本レンズの発売日は不明であるが、恐らくはこれの発売時点
では、まだ製品検査用の（ボード）カメラ等は、あまり画素数
が高くなかったと思われる（概ね30万画素～130万画素）
しかし2010年代より、CCTV系カメラの画素数は大きく向上し
200万～500万画素である事が普通だ。
その理由の1つとして、旧来この手のCCTV用途では、画像表示は
アナログTVモニターを基本としていた、これは約35万画素相当だ。
ところが、2011年にTV放送が地上波デジタル化すると、こうした
アナログTV（モニター）は古くなり、HD（ハイビジョン）用の
200万画素級モニターの利用が普通になった。
よって、監視カメラや製品検査等でも、そうした高解像力が必要
となり、急速にメガピクセル（100万画素）以上のCCTVシステム
が発達した訳だ。
（なお、これについては、単なる画面表示の問題だけであり、
本来であれば品質検査等の画像処理では、そこまで高い画素数
は不要どころか、計算処理が重くなる為、むしろデメリットだ。
なので、殆どの画像処理では、まず、入力画像の画素数を縮小
する事からスタートする計算アルゴリズムとなっている。
この事実は画像処理エンジニア以外では知らない事なので、
システム導入を検討する人等は、単に「画素数が大きい方が
画質が良くて好ましい」と大きな誤解をしているのだろう。
まあ、カメラの世界でも同じで、世の99%の人は、画素数の
大きいカメラが良く写る、と大誤解をしているので同様か）
で、マシンビジョン用レンズも、この時代2010年代には、
ほぼ全てが高解像度対応製品に変化していく。
本レンズは初期メガピクセル対応品であり、現在では
より高解像力仕様のVS-LDA25にリプレイスされている。
こうした場合、旧製品は廃棄処分となってしまうところを、
関係者に頼み込んで入手した次第である。
低解像力とか高解像力とかは、まあ一応そのように言っては
いるが、用途あるいは組み合わせるカメラやそのセンサーの
仕様によりけりで、その性能差は大きな問題にはならない。
本レンズの解像力は恐らく150LP/mm程度、よって今回の
カメラ母機PENTAX Q7の画素数は、最低の300万画素で
適正なバランスだ。（この計算の詳細は後述する）
ただし、カメラ側の画素数を低めれば単純にピクセルピッチが
大きくなるという訳でも無い。どのような画素補間処理を
行っているか？というカメラの内部構造は非公開である。
たとえば最高画素のままで撮影して、後で周囲のピクセルを
足しこんでいるような内部処理では、モアレ発生の可能性も
あるし、ローパスフィルターの有無も、こういう場合には強く
影響される、また、カラーフィルターによる色別画素処理で
あるが故、ここで言う画素数は、RGBの各色へは対応していない。
結局、カメラ内部の処理の中身迄は非公開故に、わからないから、
あまり深堀りしても意味が無い、と言うのが本音の所だ。
が、一応ユーザー側で理解可能な範囲に関しては、そのような
点を意識して、しっかりカメラ設定を行っておくのが良い。
その上で、仮に不具合が発生すれば、さらに内部原理の推察を
行うのか、あるいは、それを回避する技法を考え出せば済む話だ。
要は、カメラ、レンズやデジタルの原理をちゃんと理解した
上で、それを撮影に応用するという事である。
勿論、マシンビジョン用レンズの場合は、専門家クラスの知識が
最低限必要となる為、一般カメラユーザー層向けのシステムや
使用法では無い事は言うまでも無い。
![c0032138_13494993.jpg]()
システムの純正交換レンズは、基本的にレンズ内シャッター
仕様であって、純正トイレンズや、こうした他社レンズを
アダプターで使用時には「電子シャッター」による撮影となる。
PENTAX Qシステムの電子シャッターは、動体撮影等における
「ローリングシャッター歪み」が発生する他、撮影の状況に
よっては僅かな手ブレ等で、被写体の形状が歪んで写る場合も
よくあるので、その点には注意する必要がある。
まあ、連写して被写体形状が正確と思われるものを選ぶのが
簡便な解決策ではあるが、元々のレンズ特性が、低歪曲である
のに、カメラ側の問題でそれが生かせないのは惜しい話だ。
工場ラインでの検査等のFA用途でも「ローリングシャッター歪み」
は問題となっていて、この為、現代では産業用カメラユニットも
急速に「グローバルシャッター」仕様に変わってきていると聞く。
ただし、これと同時にボードカメラ等の撮像素子が旧来のCCD型
からCMOS型に変わってきていて、グローバルシャッター化は、
技術的に面倒だと想像されるので、まあボードカメラ市場も
なかなか技術開発が大変だろうと思われる。
デジタル一眼レフやミラーレス機の市場とは、このあたりは
まったく接点の無い話ではあるが、一部のトイ・デジタルカメラ
等ではこうしたCCTV系システムを転用したデジカメも発売されて
いる為、そういうところで、わずかな接点は存在している。
また、近年の電子シャッター超高速連写ミラーレス機でも、
ローリングシャッター歪みは原理的に避けられず、ここもまた
わずかな関連があるだろう。（必ず知っておくべき知識だ）
本レンズVS-LD25Nであるが、思いの他、ボケ質破綻は発生
しにくく、まあ、一般写真用途としても、なんとか使えるレベル
にある。元々の製品の性質上、ボケ質に配慮した設計思想は
有り得ないので、たまたま設計がハマったのだと思われる。
まあ、「ラッキー」であったとしておこう。
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では、次のマシンビジョンレンズ。
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（発売時定価25,000円、中古購入価格5,000円）
カメラは、PENTAX Q(1/2.3型機）
発売年不明（2000年代?)のCCTV/マシンビジョン(FA)兼用、
メガピクセル対応、2/3型センサー用MF単焦点手動絞りレンズ。
メーカー（ブランド）名は「Computar」であり、スペルは
一般的なComput「er」ではなく「ar」が正しい。
さて、この手のレンズは、まず中古市場には出ないのであるが、
これはリサイクル店で偶然発見した物だ。
物が流通して無ければ「中古相場」も存在しない状況だが、
定価からすれば、まあ十分安価に買えたと思う。
![c0032138_13500866.jpg]()
定義が曖昧なのだが、一般的には「100万画素級センサーに
対応した解像力を持つ」という意味だ。
「100万画素とはずいぶんと少ない」と思うかも知れないが、
CCTV用センサーは、例えば1/3型とかで、とても小さく、
これの対角線長は僅かに6mm程度しか無い。
（参考：デジタルのフルサイズ機の対角線長は約43mm）
この場合、100万画素級でのピクセルピッチは約4μm以下
となり、これはデジタルカメラのフルサイズ機で言えば、
5000万画素～1億画素に相当する仕様となる。
現在では、1億画素までの画素数を持つデジタル一眼は
中判機を除いて無いが、既に5000万画素フルサイズ機は
存在している。
また、APS-C機ではフルサイズ機よりもピクセルピッチが
小さくなりやすい。
近い将来に、そのレベル（ピクセルピッチが2～3μm)と
なる事を想定して、2010年代から新鋭の単焦点高画素対応
（高解像力仕様）の写真用レンズが色々発売されている。
つまり、こうした写真用新鋭高解像力レンズと、CCTV用の
メガピクセル対応レンズは、解像力に関してのみ言えば、
スペック的には、ほぼ同等の性能を持つ事になる。
（なお、もしかすると、CCTV用小型レンズの方がレンズの
ガラス素材内での均一性が高まり、製造面から高性能化が
写真用大型レンズよりも若干やりやすいのかも知れない？
事実、220LP/mm程度の小型レンズは容易に設計可能と聞く）
しかし、写真分野では、あまりそうした数字を気にする必要も
無く、例えば、フルサイズ・デジタル一眼レフのNIKON Dfは
1600万画素機なので、この場合、ピクセルピッチは約7.2μmと
かなり大きい。
つまり、まだピクセルピッチが大きい機種も色々とあるので
こうした低画素数の一眼レフを使うのであれば、あまり
写真用レンズの解像力には神経質にならなくても良い。
（むしろNIKON Dfは、解像力の低いオールドレンズの母艦
として適している）
ただ、今回使用のPENTAX Qは、センサーサイズが1/2.3型と
小さく、それでいて1200万画素機であるから、ピクセル
ピッチは、僅かに1.5μm程度しか無い。
こうした小型センサー機（コンパクト機や携帯系カメラも
同様）においては、画素数がちょっと上がっただけで
すぐにピクセルピッチが小さくなりすぎて、レンズ側にも
新鋭一眼レフ用超高性能レンズを超えるレベルの、相当な
高解像力が要求される。
しかしながら、コンパクト機や携帯系カメラの小型センサー
用の安価な搭載レンズが、デジタル一眼レフ用の超高価な
単焦点より優れた解像力を持つとは、とても思えない事で
あろう・・
事実その通りであり、つまり携帯系カメラのレンズは、
もう既に、センサー側の画素数に対してレンズ側の解像力が
全く足りていない状況なのだ。
だから、携帯・スマホのカメラの画素数が大きくなったと
喜ぶ事は、ほとんど意味が無い。
![c0032138_13500827.jpg]()
12mmの焦点距離は、PENTAX Qへの装着時には、換算約66mm
の画角となり、長めの標準レンズ相当である。
F1.4は大口径に見えるが、CCTVの世界で、特に監視用途では
暗い環境で使う為、開放F1以下のレンズも多く、F1.4級は
小口径の部類となる。（開放F値を控え目にする設計で
諸収差が低減するというメリットがある。本レンズは監視用
ではなく、FA/マシンビジョン用なので、当然の設計思想だ）
絞り環は手動で調整可能、ただし目盛りの数字はカメラ側に
向いておらず逆だ、これはFA(産業用途等)でカメラを上から
吊るして使う場合が多いからだろう。
絞り値は無段階だが、本体のネジによりクランプ（ロック）
が可能だ。（こうしたネジは落下紛失し易いので注意）
最短撮影距離は15cmと、CCTV系レンズにしてはまずまず短い。
ちなみに、CCTV系でマクロレンズという製品は、
本記事で使用のVS Technology社のマクロレンズがあるが、
一般的にはあまり多くはなく、基本は撮影距離や、必要な
撮影倍率に応じて、接写リング等を併用して使う。
接写リングは専用品が存在するが、「CSマウントアダプター」
（1枚5mm厚）を複数枚重ねると、接写リングの代用となる。
![c0032138_13514219.jpg]()
ピント合わせが恐ろしく困難であった。
今回はその使い方はやめて、一般的な中距離被写体を撮っている。
なお、上写真の左側の薄いリングは「スペーサー」だ、これは
フランジバックを微調整する際に用い、例えばCマウント用の
アダプターを使うとオーバーインフ（無限遠を超えてピントが
合い、替わりに近接性能が落ちる）になる場合等に使うと良い。
描写力だが、ボケ質があまり良く無い。
勿論、この手のマシンビジョンレンズでは、ボケ質は製品検査等
とはまったく無関係である為、そうした部分への設計上の配慮は
全く無い。
いや、むしろ、ボケ質を犠牲にする事で解像力の向上を狙った
設計である。
写真レンズ用のコーティングが施されている訳でもなく、逆光耐性
も低いので、普通には写真用レンズの代用には、なる筈も無い。
まあ、上級者向け、というより「CCTV専門家向け」の撮影ジャンル
で、総合的に、かなりの高難易度となる。
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さて、次のマシンビジョン。
![c0032138_13510365.jpg]()
（発売時定価50,000円）
カメラは、PANASONIC DMC-G6 (μ4/3機）
発売年不明（2000年代?)の、FA用低歪曲広角（近接可）
初期メガピクセル対応、MF単焦点手動絞りレンズ。
開放F値は「不定」である、これは撮影倍率に依存した
「露出倍数」が掛る為であり、撮影条件に応じて、だいたい
F2.2～F2.4程度となる。
6.5mmの焦点距離で、1/2型以下のCマウント対応だ。
よって、母艦としては、PENTAX Q(1/2.3型）が望ましいが、
今回はちょっと捻くれて、μ4/3機を使ってみよう。
μ4/3機は、その名の通り、4/3型（=1.33型）のサイズの
撮像センサーを搭載するが、これを2倍デジタルテレコン
モードで常時使用する、これで2/3型(=0.66型）相当となるが、
実はこれでも、1/2型(=0.5型）には、まだ足りない。
なので、この状態で撮影すると、以下写真のようにケラれる。
![c0032138_13510342.jpg]()
この状態から、レバー1つで任意サイズの拡大（トリミングと
ほぼ等価）が可能だ。なお、この設定で、この機能を使うと
記録画素数が400万画素に制限されるが、前述のレンズ解像力
の実効値から、マシンビジョン用レンズをミラーレス機で使う
際には、概ね300～400万画素が限界なので、これでも十分だ。
（注：使用するシステムに応じて、個々に計算が必要だ）
さて、本レンズは広角の低歪曲仕様である。
写真用レンズでも、特に低価格ズームレンズの広角側等では
歪曲収差が大きいものが比較的多い、しかしながら、実際の
写真分野では、構図周辺に置いた海の水平線や建物の直線性を
きちんと出す等の、よほどの厳密性が必要なケース以外では
多少被写体が歪曲していても殆ど気にはならないであろう。
だから、写真レンズの場合、この収差に関しては、設計上、
あまり優先的に補正は行っていないと思われる。（それよりも、
解像力等を優先的に高めるのが良い）
ちなみに、歪曲収差はユーザー側での確認が容易な為、様々な
レビュー記事等では、たいていこれを計測してレンズの良し悪しを
語っているが、勿論レンズ性能は歪曲収差だけでは決まらない為、
若干（かなり）的外れな話だと思う。
なお、写真用超広角レンズ等でビルや建物が上すぼまりに写る
等は、歪曲収差ではなく、単なる遠近感（パースペクティブ）
による「歪み」であるので、両者を混同してはならない。
![c0032138_13510352.jpg]()
である（注：無限遠まで完全に対応していないかもしれない。
レンズに距離指標は無く、撮影倍率表記だ。だが被写界深度が
深いレンズであり、少し絞れば無限遠撮影は可能である）
で、本レンズを写真用途で使う場合は、1/2型対応なので、
使用できるシステムに制限があるが、まあ、PENTAX Q/Q10
(1/2.3型）あたりで使えばバッチリのシステムとなるであろう。
その場合は、フルサイズ換算約35mmとなり、使い易い準広角
画角だ。
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さて、4本目のマシンビジョン。
![c0032138_13511745.jpg]()
（発売時定価18,000円、新品購入価格17,000円）
カメラは、PENTAX Q7(1/1.7型機）
2010年代のマシンビジョン(FA)用、メガピクセル対応、
2/3型センサー用MF単焦点広角手動絞りレンズ。
（ミラーレス・マニアックス第54回記事、および
レンズ・マニアックス第11記事で紹介済み）
本レンズ購入時には知らなかったが、調べていると旧型が
存在していた模様だ(S7.5-1.4）、そちらは定価が11,000円と
安価であるが、メガピクセル対応品ではなく、2000年代の
低解像力仕様であろう。
![c0032138_13511708.jpg]()
3～3.5μmのピクセルピッチに対応していて、これは概算で
166～142LP/mmとなる。旧製品であっても、恐らくだが
120LP/mm前後位の解像力は出ているとは思われる。
ここでマシンビジョン用レンズの解像力の話をしておこう。
ここからは、やや複雑な計算が必要であるが、ちょっとだけ
実例を挙げる。
まず、本レンズの解像力を150LP/mm前後と仮定する、
これはだいたい、この手のレンズでは、そんなものである。
（LP=ラインペア。テストチャートに白黒の細かい線を印刷し、
1mmあたり何本の線が見分けられるかという解像力の指標。
それとこの値は、画面中央部であり、周辺では少し落ちる）
次いで使用カメラ、PENTAX Q7のセンサーは1/1.7型であり
7.5x5.6mmのサイズだ。これを最高画素数の1200万画素で
使用すると、ピクセルピッチは約1.87μm、これは非常に
小さく、現代の超高画素デジタル一眼レフよりも細かい。
（小型センサー機では、よくこういうケースがある）
Q7を最大画素数で撮影すると、レンズ側では約266LP/mm
という性能が必要となる。 1÷(7.5÷4000)÷2≒266
しかし、ここまで高性能なレンズは超高性能一眼レフ用レンズ
でも殆ど存在していないし、マシンビジョン用でも250LP/mmを
超える物は、最近ではあるらしいが、軽く十万円以上もする
超高価格品だ、よって、この計算結果は非現実的なレベルだ。
なお、この計算式であるが、ピクセルピッチに対応するレンズ
解像力が必要になるという事は誰にでも理解できると思う。
上では、単純に割り算しているだけなのだが・・
先日、私がレンズメーカーの光学設計技術者の人に、この話を
すると、その技師の人は「デジタルのサンプリング定理により、
ナイキスト周波数を意識すると、レンズ解像力は2で割り算した
結果の半分だけあれば良い」という意見を言っていた。
だが、サンプリング定理は理解できるが、そう解釈するかどうか
は不明である。すなわち、サンプリングを行うには2倍の
周波数が必要だが、その目的の為に、白黒の線をペアとして
いるのだから、さらに2で割る必要があるのだろうか？
そして、ピクセルピッチのぎりぎり迄センサー受光面が入って
いる訳ではなく、集光用のマイクロレンズの有効径もある。
そのあたりの詳細が定義しずらく、結局「2で割るかどうか？」
の論争は結論が出なかった。まあ、「デジタル光学」分野では、
この件に限らず、「ちゃんと定まっていない」場合は結構多い。
まだ数十年程度の技術分野だ、定説も少なく、検証も困難だ。
なお、レンズ設計の世界ではなく、マシンビジョン業界では
私と同じ解像力の定義を採用している。
本記事においては、基本的に私の解釈での計算式を述べよう。
・・さて、結局のところ、レンズ解像度が足りないのは確か
なので、Q7の画素数を下げる必要がある。
レンズ解像力を150LP/mmと仮定すれば、必要横ピクセルは
7.5÷（1÷(150x2))=2250Pixelと計算でき、必要画素数は
4対3アスペクトであれば、2250x2250x(3/4)=約380万画素
となるが、Q7には、この値に合致する画素数設定が無いので、
300万画素（1920x1440）で用いるのが良いだろう。
（PENTAX Q/Q10でも同じく300万画素が良い）
これで、想定される本レンズの解像力でぴったりとなる。
なお、レンズが高解像力（メガピクセル）仕様では無くても
使用カメラのセンサーサイズや画素数などを綿密に設定して
使えば、さほど大きな問題にはならないので、今から思えば
新型の本レンズを購入する必要性は少なく、安価な旧型でも
よかったかも知れない。
（Q7の画素数を300万画素まで落とせば、必要レンズ解像力は
約120LP/mmの計算となり、これであれば、旧型のレンズでも、
まあ大丈夫であったと思う）
前述の通り、メガピクセル用レンズは、だいたい3.3μmピッチ
あたりに対応していて、1÷0.0033÷2=約150LP/mm
という感じの性能だ。
まあそれに前述のように、カメラ内部でどのような画素補間
処理を行っているかは非公開で不明だ、いちおうユーザー側
では最善と思われる措置を行うが、現実的には、ここにあまり
拘っても、その効能を判断・評価する事は極めて困難である。
余談だが、単位μm（=0,001mm)は「マイクロメートル」
と読むのが正式だが、これでは長い為、CCTVレンズ業界では、
この単位の旧呼称の「ミクロン」で話をするのが一般的だ。
（例：「このレンズは、3ミクロンピッチ対応である」等）
なお、一眼レフ用レンズでも、近い将来の超高画素時代に対応し、
2～3μmピッチのセンサー用の解像力を持つ商品が出始めている、
2μm対応であれば、250LP/mmの解像力という事なのだが、
もし2μmピッチのフルサイズ機を作ると、およそ2億画素のカメラ
となる、今の所まだそれよりもヒトケタ少ない画素数仕様の
デジタル一眼レフばかりなので、2010年代の新鋭写真用レンズの
解像力性能は、現段階ではやや過剰すぎるかも知れない。
で、こういったややこしい計算をしないと、マシンビジョン用
レンズは写真用に使えないのか？と言えば、原則的には、その
通りである。
マシンビジョン用やCCTV全般でのCマウントレンズは、対応する
イメージサークルや、解像力等の仕様が個々に異なる為、
少なくとも、それらの原理や仕様を理解して、適正なシステム
構成を意識しないと、デジタルカメラでは使う事ができない。
この点は、たとえカメラの上級マニアや職業写真家であっても
無理な話であり、専門家レベルの知識が絶対に必要なのだ。
そして、専門家レベルであっても、デジタル光学は新しい分野
であるので、その詳細な所は、まだ解明されてない部分も多い。
![c0032138_13511677.jpg]()
場合のフルサイズ換算画角は約35mm/F1.4 に相当する。
使いやすいように見える準広角画角ではあるが、例によって、
PENTAX Q7のMF性能ではピント合わせの課題がつきまとう為、
少しだけ絞って、被写界深度をかせぎつつ、中遠距離の被写体の
撮影に特化するのが賢明な使用法だ。
（注：Q7の背面モニターの使用部品の再生系処理には、
どうやらバグまたは不良がある模様で、解像度が出ていない。
これは同時期(2012～2013年）の、同社や他社のミラーレスの
複数でも全く同様な課題があり、各社で使用している共通部品
の欠陥だと思われる。なので、むしろQ7より以前の時代の
Q(2011年）あたりで撮った方が若干容易かも知れない。その場合
の換算画角は7.5mmx5.5倍=約41mmとなり、準標準相当だ）
まあ、ピント精度が気になるようならば、例えばPENTAX Q系
には優秀なエフェクトが搭載されている為、それを併用し、
輪郭等を強調してしまうのも対策としては有効であろう。
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さて、5本目のマシンビジョン。
![c0032138_13512666.jpg]()
（発売時定価30,000円、新品購入価格20,000円）
カメラは、OLYMPUS OM-D E-M5 MarkⅡ Limited(μ4/3型機）
ミラーレス・マニアックス記事等で何度も紹介した
2010年前後のマシンビジョン(FA)/CCTV兼用、初期メガピクセル
対応、1/1.8型センサー用MF単焦点手動絞りレンズ。
写真用レンズメーカーとしても著名なTAMRON社製だ。
1/1.8型対応レンズであるが、イメージサークルに余裕がある
設計の製品だ。この為、例えばPENTAX Q7の1/1.7型に装着した
場合、本来僅かに足りない筈が、ケラれずに何ら問題なく使える。
今回は、さらに無理をして、μ4/3機を2倍テレコン常用で
使ってみよう、これは4/3の半分で2/3型相当になり、
この数値を別の書き方にすれば、1/1.5型程度になる。
![c0032138_13512615.jpg]()
これは嬉しい実験結果だ、すなわち本レンズには2/3型対応
並みの余裕があるという事になる。(仕様が最初から2/3型
なのか、あるいは周辺収差を避けて1/1.8型を謳っているか?
後者はレンズ設計コンセプト上では十分に有り得る話である）
このE-M5Ⅱ+テレコン2倍での換算画角は、16mmx2x2で、
64mm/F1.4となり、長めの標準レンズ相当だが、最短撮影
距離が30cmと、近接領域で使おうとすると、やや寄れない
不満がある（上の昆虫の写真等）
なお、PENTAX Qで使うとフルサイズ換算画角は88mm/F1.4
となり、いわゆるポートレート用大口径中望遠と同等の
仕様となるのだが、まあ、そういう事は数字の遊びだけの
話であり、被写界深度や主要撮影距離がまるで異なるので、
そうした大口径中望遠レンズとしての代用利用は難しい。
けど、撮影倍率が上がるので、近接での不満は、やや解消
されるであろう。
で、これまで本レンズをMF性能が貧弱なPENTAX Qシリーズで
使ってきたが、その場合では厳密なピント合わせが困難であり、
加えて本レンズは、ボケ質が破綻しやすく、その回避もQ系では
ほぼ不可能だった。
しかし、E-M5Ⅱではピーキングが使え（注：精度はやや悪い）
高精細で倍率の高いEVFを搭載しているので、意外に使い易い
事がわかった。
ただ、今回にはボケ質破綻の回避にまでは、あまり配慮して
いなかったので、結構その問題は残っている。
![c0032138_13512651.jpg]()
レンズは背景をボカして使用する用途はまず考えられない為、
ピント面の解像力を主眼に設計していて、ボケ質等への配慮は
一切無い。つまりそういう設計コンセプトなので、ボケ質が
悪いのはやむを得ないし、それらの事をちゃんと理解して
使わない限り、こうしたレンズを使用する事自体が無理だ。
何度も繰り返すが、「CCTV専門家」向けのレンズ群であるから、
初級中級マニアはもとより、上級マニアや職業写真家層でも
使いこなしは困難であろう。
業務用途の写真撮影には使えない事は当然であり、たとえ
趣味的な撮影であっても写真表現としてはアンコントローラブル
（制御不能）だ。
ただ、アンコントローラブルである事を逆手に取って、これらを
「トイレンズ代わり」に使用するアート的方法論はありうる。
しかし、トイレンズと言うには、解像力性能は、現代の新鋭
高性能単焦点レンズ並みだし、歪曲収差なども良く補正されて
いて、ある一面での性能は高く、かつ、そこそこ高価であるから、
トイレンズの代用とするには勿体無いと思う。
そのあたり、こうしたマシンビジョン用レンズの写真における
用途は、「不明」と言えるかも知れないのだが、まあ、それでも
マニアックな視点からは、なんとかこういうレンズ群を使え無い
だろうか？という「用途開発」は、結構面白いテーマである。
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では、今回ラストのマシンビジョン
![c0032138_13513651.jpg]()
（発売時定価28,000円）
カメラは、PENTAX Q7 (1/1.7型機）
発売年不明（2000年代?)の、FA用低歪曲望遠マクロ（近接専用）
初期メガピクセル対応、MF単焦点手動絞りレンズ。
開放F値は「露出倍数」に応じ、F2.7～F3.1程度となる。
かなりの望遠画角のマクロであり、PENTAX Q7で使用時には
フルサイズ換算230mm相当である。
![c0032138_13513789.jpg]()
の距離が遠い、または小さい場合の生産ライン等で使われる。
まあ写真用語で言えば、WD(ワーキング・ディスタンス）が長い
という事であり、その代表は望遠マクロ（200mm前後の焦点距離）
レンズである。
写真用等倍望遠マクロレンズ（例：180mm/F3.5)の最短撮影
距離は、一般に46cm程度となるのだが・・
本VS-LD50の場合の「物像間距離」（=WD)は、仕様上では、
約28cm～約67cmとなり、ほぼ写真用望遠マクロと同様な
感覚で使用する事が出来る。
これに対して、例えば、本記事の標準マクロVS-LD25Nでは
最短15cmであるから「かなり近接した撮影」という印象となる。
すなわち、フィールド撮影において、常に至近距離の被写体に
注目して探す事となり、これはこれで一般的な写真撮影の
感覚とはずいぶんと異なり、そういう視点（目線）に切り替える
事がやや難しい。
なお、VS Technology社製SV-1214H（未所有）といった、新鋭
レンズであれば10cm～無限遠の範囲で撮影が可能なので、どんな
被写体でも対応範囲が広いであろう、一般的な写真用マクロレンズ
と、ほぼ同等の視点感覚で扱えると思われるので、ちょっと欲しい
のだが、少々高価なので、どうしようか？と迷っている。
（追記：本記事執筆後に入手済み、後日別記事で紹介予定）
本レンズは、旧型の初期メガピクセル対応品であり、
解像力は推測で140～150LP/mm程度である。
この為、Q7の画素数は300万画素としているのだが・・
新型のVS-LDA型の解像力は、スペック表からは不明であるが、
恐らく160～180LP/mm程度であろう、よって3.3μmピッチ
くらいで使っても問題は無いが、生憎Q7にそれに相応する
画素数設定（400万画素程度）は無い。
なお、デジタル一眼レフでは、例えば超高画素（5000万画素）
のCANON EOS 5Dsでも、ピクセルピッチは約4μmで、必要な
レンズの解像力は、120LP/mmに過ぎない。
ともかくCCTV分野や携帯・スマホ系の小型センサーとかでは、
ピクセルピッチが小さすぎてレンズ側の対応もそれなりに
大変なのだ。
![c0032138_13513655.jpg]()
を屋外撮影で使うのは極めて難しい。
まず撮影距離が短く、加えて被写界深度が浅すぎる。
遠距離撮影は本レンズの仕様上できないので、遠景の風景等を
撮って被写界深度を稼ぐ訳には行かない。
絞りを絞ってみても、近接撮影で露出倍数がかかっている事と
あいまって、手ブレ限界シャッター速度を簡単に下回るので
ISO感度を高める必要がある。
なお、Q7の場合、カメラ側に手ブレ補正機能は入ってはいるが、
屋外撮影では風等での被写体ブレのケースが遥かに多く、そして
近接撮影では手ブレ補正機能が効かない前後方向への撮影者ブレ
が多く、あまり役に立たない。
おまけにPENTAX QシリーズはMF性能に劣る為、こうしたマクロ
システムでの撮影は、上級者以上の高度な撮影技能を要求される。
あまりビギナー層や初級マニア層が出来る類のものでは無い。
勿論、この手のレンズは工場での生産ラインなどで、しっかり
距離や位置を固定して使うものである。その為、レンズには
絞り値や、ピントリング距離をロック定する為のクランプ式
ネジがついている。
本レンズによる野外マクロ撮影は、レンズ設計仕様からは
想定外の使用法である為、まあこれで一般写真を撮れる方が
奇跡的とも言えるだろう。
総括だが、今回紹介のマシンビジョン用レンズ群は、非常に
専門性の高い特殊用途レンズである、基本的には一般写真撮影
用途には全く向かない事は、重ねて述べておく。
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さて、今回の第1回記事「マシンビジョンレンズ特集」は
このあたり迄で、次回記事に続く・・
このシリーズでは、やや特殊な交換レンズを、カテゴリー毎に
紹介する。
既に本シリーズ第0回目として「アポダイゼーション」の
特集を行ったが、今回から正式なシリーズ記事としよう。
まず第1回目は「マシンビジョン用レンズ」の特集とし、
そのカテゴリーの所有レンズを6本取りあげる。
（内、4本は過去記事では未紹介）
なお、本シリーズでの多くの記事は「上級マニア」以上向け
の内容とする（＝【玄人専科】相当）
特に今回のマシンビジョン編は当該分野での非常に専門的で
高度な知識や計算能力が必要とされる為、難解な記事になる
事を最初に述べておく。
CCTV（閉回路TV)用レンズの一種である。
それらは一般的なカメラ市場とは全く接点の無い分野だ。
上級カメラマニアですらも知らないと思われる専門分野だが、
これを説明しだすと長くなる為、「匠の写真用語辞典第3回」
記事を参考とするか、さらに興味があれば、ミラーレス・
マニアックス等での以下のCCTV系レンズ紹介記事を参照の事。
（ミラーレス・マニアックス第4回、第21回、第54回、
第62回、第72回、補足編第4回、ハイコスパ第17回）
それと、CCTV用レンズ全般には監視、製品検査、画像処理、
機械制御等、様々な用途があるが、今回の特集では、全て
「マシンビジョン」用レンズである、これの主な用途は
画像情報による機械制御であり、この為、レンズ性能は
比較的高画質となっている。中には写真用レンズと同等の
高い解像力を持つものもあるが、そのあたりは後述する。
なお、この手のレンズを使用するのは、現代においては
PENTAX Qシリーズを用いるのが簡便だ。今回は母艦として
PENTAX QおよびPENTAX Q7を主に使用するが、より一般的な
機材としてμ4/3(マイクロフォーサーズ）機も使ってみよう。
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まず、今回最初のマシンビジョン
（発売時定価22,000円）
カメラは、PENTAX Q7 (1/1.7型機）
発売年不明（2000年代?)の、FA用低歪曲マクロ（近接専用）
初期メガピクセル対応、MF単焦点手動絞りレンズ。
開放F値は撮影距離に関連した「露出倍数」に応じ、
F2.1～F2.5程度となる。（匠の写真用語辞典第2回記事）
本レンズにおける型番LD(＝低デイストーション）とは、
「歪曲収差が少ない」という意味だ。
近距離の製品の品質を自動的に検査する等が主目的だ。
この時、製品の形状、たとえば真四角な物が曲がって写って
しまったら、製品自体が不良で曲がっているのか、レンズの
歪みかは、画像処理上では判断不能だ、よって本レンズでは、
まず「歪曲収差」の低減を主眼に設計されている。
本レンズの発売日は不明であるが、恐らくはこれの発売時点
では、まだ製品検査用の（ボード）カメラ等は、あまり画素数
が高くなかったと思われる（概ね30万画素～130万画素）
しかし2010年代より、CCTV系カメラの画素数は大きく向上し
200万～500万画素である事が普通だ。
その理由の1つとして、旧来この手のCCTV用途では、画像表示は
アナログTVモニターを基本としていた、これは約35万画素相当だ。
ところが、2011年にTV放送が地上波デジタル化すると、こうした
アナログTV（モニター）は古くなり、HD（ハイビジョン）用の
200万画素級モニターの利用が普通になった。
よって、監視カメラや製品検査等でも、そうした高解像力が必要
となり、急速にメガピクセル（100万画素）以上のCCTVシステム
が発達した訳だ。
（なお、これについては、単なる画面表示の問題だけであり、
本来であれば品質検査等の画像処理では、そこまで高い画素数
は不要どころか、計算処理が重くなる為、むしろデメリットだ。
なので、殆どの画像処理では、まず、入力画像の画素数を縮小
する事からスタートする計算アルゴリズムとなっている。
この事実は画像処理エンジニア以外では知らない事なので、
システム導入を検討する人等は、単に「画素数が大きい方が
画質が良くて好ましい」と大きな誤解をしているのだろう。
まあ、カメラの世界でも同じで、世の99%の人は、画素数の
大きいカメラが良く写る、と大誤解をしているので同様か）
で、マシンビジョン用レンズも、この時代2010年代には、
ほぼ全てが高解像度対応製品に変化していく。
本レンズは初期メガピクセル対応品であり、現在では
より高解像力仕様のVS-LDA25にリプレイスされている。
こうした場合、旧製品は廃棄処分となってしまうところを、
関係者に頼み込んで入手した次第である。
低解像力とか高解像力とかは、まあ一応そのように言っては
いるが、用途あるいは組み合わせるカメラやそのセンサーの
仕様によりけりで、その性能差は大きな問題にはならない。
本レンズの解像力は恐らく150LP/mm程度、よって今回の
カメラ母機PENTAX Q7の画素数は、最低の300万画素で
適正なバランスだ。（この計算の詳細は後述する）
ただし、カメラ側の画素数を低めれば単純にピクセルピッチが
大きくなるという訳でも無い。どのような画素補間処理を
行っているか？というカメラの内部構造は非公開である。
たとえば最高画素のままで撮影して、後で周囲のピクセルを
足しこんでいるような内部処理では、モアレ発生の可能性も
あるし、ローパスフィルターの有無も、こういう場合には強く
影響される、また、カラーフィルターによる色別画素処理で
あるが故、ここで言う画素数は、RGBの各色へは対応していない。
結局、カメラ内部の処理の中身迄は非公開故に、わからないから、
あまり深堀りしても意味が無い、と言うのが本音の所だ。
が、一応ユーザー側で理解可能な範囲に関しては、そのような
点を意識して、しっかりカメラ設定を行っておくのが良い。
その上で、仮に不具合が発生すれば、さらに内部原理の推察を
行うのか、あるいは、それを回避する技法を考え出せば済む話だ。
要は、カメラ、レンズやデジタルの原理をちゃんと理解した
上で、それを撮影に応用するという事である。
勿論、マシンビジョン用レンズの場合は、専門家クラスの知識が
最低限必要となる為、一般カメラユーザー層向けのシステムや
使用法では無い事は言うまでも無い。
システムの純正交換レンズは、基本的にレンズ内シャッター
仕様であって、純正トイレンズや、こうした他社レンズを
アダプターで使用時には「電子シャッター」による撮影となる。
PENTAX Qシステムの電子シャッターは、動体撮影等における
「ローリングシャッター歪み」が発生する他、撮影の状況に
よっては僅かな手ブレ等で、被写体の形状が歪んで写る場合も
よくあるので、その点には注意する必要がある。
まあ、連写して被写体形状が正確と思われるものを選ぶのが
簡便な解決策ではあるが、元々のレンズ特性が、低歪曲である
のに、カメラ側の問題でそれが生かせないのは惜しい話だ。
工場ラインでの検査等のFA用途でも「ローリングシャッター歪み」
は問題となっていて、この為、現代では産業用カメラユニットも
急速に「グローバルシャッター」仕様に変わってきていると聞く。
ただし、これと同時にボードカメラ等の撮像素子が旧来のCCD型
からCMOS型に変わってきていて、グローバルシャッター化は、
技術的に面倒だと想像されるので、まあボードカメラ市場も
なかなか技術開発が大変だろうと思われる。
デジタル一眼レフやミラーレス機の市場とは、このあたりは
まったく接点の無い話ではあるが、一部のトイ・デジタルカメラ
等ではこうしたCCTV系システムを転用したデジカメも発売されて
いる為、そういうところで、わずかな接点は存在している。
また、近年の電子シャッター超高速連写ミラーレス機でも、
ローリングシャッター歪みは原理的に避けられず、ここもまた
わずかな関連があるだろう。（必ず知っておくべき知識だ）
本レンズVS-LD25Nであるが、思いの他、ボケ質破綻は発生
しにくく、まあ、一般写真用途としても、なんとか使えるレベル
にある。元々の製品の性質上、ボケ質に配慮した設計思想は
有り得ないので、たまたま設計がハマったのだと思われる。
まあ、「ラッキー」であったとしておこう。
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では、次のマシンビジョンレンズ。
（発売時定価25,000円、中古購入価格5,000円）
カメラは、PENTAX Q(1/2.3型機）
発売年不明（2000年代?)のCCTV/マシンビジョン(FA)兼用、
メガピクセル対応、2/3型センサー用MF単焦点手動絞りレンズ。
メーカー（ブランド）名は「Computar」であり、スペルは
一般的なComput「er」ではなく「ar」が正しい。
さて、この手のレンズは、まず中古市場には出ないのであるが、
これはリサイクル店で偶然発見した物だ。
物が流通して無ければ「中古相場」も存在しない状況だが、
定価からすれば、まあ十分安価に買えたと思う。
定義が曖昧なのだが、一般的には「100万画素級センサーに
対応した解像力を持つ」という意味だ。
「100万画素とはずいぶんと少ない」と思うかも知れないが、
CCTV用センサーは、例えば1/3型とかで、とても小さく、
これの対角線長は僅かに6mm程度しか無い。
（参考：デジタルのフルサイズ機の対角線長は約43mm）
この場合、100万画素級でのピクセルピッチは約4μm以下
となり、これはデジタルカメラのフルサイズ機で言えば、
5000万画素～1億画素に相当する仕様となる。
現在では、1億画素までの画素数を持つデジタル一眼は
中判機を除いて無いが、既に5000万画素フルサイズ機は
存在している。
また、APS-C機ではフルサイズ機よりもピクセルピッチが
小さくなりやすい。
近い将来に、そのレベル（ピクセルピッチが2～3μm)と
なる事を想定して、2010年代から新鋭の単焦点高画素対応
（高解像力仕様）の写真用レンズが色々発売されている。
つまり、こうした写真用新鋭高解像力レンズと、CCTV用の
メガピクセル対応レンズは、解像力に関してのみ言えば、
スペック的には、ほぼ同等の性能を持つ事になる。
（なお、もしかすると、CCTV用小型レンズの方がレンズの
ガラス素材内での均一性が高まり、製造面から高性能化が
写真用大型レンズよりも若干やりやすいのかも知れない？
事実、220LP/mm程度の小型レンズは容易に設計可能と聞く）
しかし、写真分野では、あまりそうした数字を気にする必要も
無く、例えば、フルサイズ・デジタル一眼レフのNIKON Dfは
1600万画素機なので、この場合、ピクセルピッチは約7.2μmと
かなり大きい。
つまり、まだピクセルピッチが大きい機種も色々とあるので
こうした低画素数の一眼レフを使うのであれば、あまり
写真用レンズの解像力には神経質にならなくても良い。
（むしろNIKON Dfは、解像力の低いオールドレンズの母艦
として適している）
ただ、今回使用のPENTAX Qは、センサーサイズが1/2.3型と
小さく、それでいて1200万画素機であるから、ピクセル
ピッチは、僅かに1.5μm程度しか無い。
こうした小型センサー機（コンパクト機や携帯系カメラも
同様）においては、画素数がちょっと上がっただけで
すぐにピクセルピッチが小さくなりすぎて、レンズ側にも
新鋭一眼レフ用超高性能レンズを超えるレベルの、相当な
高解像力が要求される。
しかしながら、コンパクト機や携帯系カメラの小型センサー
用の安価な搭載レンズが、デジタル一眼レフ用の超高価な
単焦点より優れた解像力を持つとは、とても思えない事で
あろう・・
事実その通りであり、つまり携帯系カメラのレンズは、
もう既に、センサー側の画素数に対してレンズ側の解像力が
全く足りていない状況なのだ。
だから、携帯・スマホのカメラの画素数が大きくなったと
喜ぶ事は、ほとんど意味が無い。
12mmの焦点距離は、PENTAX Qへの装着時には、換算約66mm
の画角となり、長めの標準レンズ相当である。
F1.4は大口径に見えるが、CCTVの世界で、特に監視用途では
暗い環境で使う為、開放F1以下のレンズも多く、F1.4級は
小口径の部類となる。（開放F値を控え目にする設計で
諸収差が低減するというメリットがある。本レンズは監視用
ではなく、FA/マシンビジョン用なので、当然の設計思想だ）
絞り環は手動で調整可能、ただし目盛りの数字はカメラ側に
向いておらず逆だ、これはFA(産業用途等)でカメラを上から
吊るして使う場合が多いからだろう。
絞り値は無段階だが、本体のネジによりクランプ（ロック）
が可能だ。（こうしたネジは落下紛失し易いので注意）
最短撮影距離は15cmと、CCTV系レンズにしてはまずまず短い。
ちなみに、CCTV系でマクロレンズという製品は、
本記事で使用のVS Technology社のマクロレンズがあるが、
一般的にはあまり多くはなく、基本は撮影距離や、必要な
撮影倍率に応じて、接写リング等を併用して使う。
接写リングは専用品が存在するが、「CSマウントアダプター」
（1枚5mm厚）を複数枚重ねると、接写リングの代用となる。
ピント合わせが恐ろしく困難であった。
今回はその使い方はやめて、一般的な中距離被写体を撮っている。
なお、上写真の左側の薄いリングは「スペーサー」だ、これは
フランジバックを微調整する際に用い、例えばCマウント用の
アダプターを使うとオーバーインフ（無限遠を超えてピントが
合い、替わりに近接性能が落ちる）になる場合等に使うと良い。
描写力だが、ボケ質があまり良く無い。
勿論、この手のマシンビジョンレンズでは、ボケ質は製品検査等
とはまったく無関係である為、そうした部分への設計上の配慮は
全く無い。
いや、むしろ、ボケ質を犠牲にする事で解像力の向上を狙った
設計である。
写真レンズ用のコーティングが施されている訳でもなく、逆光耐性
も低いので、普通には写真用レンズの代用には、なる筈も無い。
まあ、上級者向け、というより「CCTV専門家向け」の撮影ジャンル
で、総合的に、かなりの高難易度となる。
---
さて、次のマシンビジョン。
（発売時定価50,000円）
カメラは、PANASONIC DMC-G6 (μ4/3機）
発売年不明（2000年代?)の、FA用低歪曲広角（近接可）
初期メガピクセル対応、MF単焦点手動絞りレンズ。
開放F値は「不定」である、これは撮影倍率に依存した
「露出倍数」が掛る為であり、撮影条件に応じて、だいたい
F2.2～F2.4程度となる。
6.5mmの焦点距離で、1/2型以下のCマウント対応だ。
よって、母艦としては、PENTAX Q(1/2.3型）が望ましいが、
今回はちょっと捻くれて、μ4/3機を使ってみよう。
μ4/3機は、その名の通り、4/3型（=1.33型）のサイズの
撮像センサーを搭載するが、これを2倍デジタルテレコン
モードで常時使用する、これで2/3型(=0.66型）相当となるが、
実はこれでも、1/2型(=0.5型）には、まだ足りない。
なので、この状態で撮影すると、以下写真のようにケラれる。
この状態から、レバー1つで任意サイズの拡大（トリミングと
ほぼ等価）が可能だ。なお、この設定で、この機能を使うと
記録画素数が400万画素に制限されるが、前述のレンズ解像力
の実効値から、マシンビジョン用レンズをミラーレス機で使う
際には、概ね300～400万画素が限界なので、これでも十分だ。
（注：使用するシステムに応じて、個々に計算が必要だ）
さて、本レンズは広角の低歪曲仕様である。
写真用レンズでも、特に低価格ズームレンズの広角側等では
歪曲収差が大きいものが比較的多い、しかしながら、実際の
写真分野では、構図周辺に置いた海の水平線や建物の直線性を
きちんと出す等の、よほどの厳密性が必要なケース以外では
多少被写体が歪曲していても殆ど気にはならないであろう。
だから、写真レンズの場合、この収差に関しては、設計上、
あまり優先的に補正は行っていないと思われる。（それよりも、
解像力等を優先的に高めるのが良い）
ちなみに、歪曲収差はユーザー側での確認が容易な為、様々な
レビュー記事等では、たいていこれを計測してレンズの良し悪しを
語っているが、勿論レンズ性能は歪曲収差だけでは決まらない為、
若干（かなり）的外れな話だと思う。
なお、写真用超広角レンズ等でビルや建物が上すぼまりに写る
等は、歪曲収差ではなく、単なる遠近感（パースペクティブ）
による「歪み」であるので、両者を混同してはならない。
である（注：無限遠まで完全に対応していないかもしれない。
レンズに距離指標は無く、撮影倍率表記だ。だが被写界深度が
深いレンズであり、少し絞れば無限遠撮影は可能である）
で、本レンズを写真用途で使う場合は、1/2型対応なので、
使用できるシステムに制限があるが、まあ、PENTAX Q/Q10
(1/2.3型）あたりで使えばバッチリのシステムとなるであろう。
その場合は、フルサイズ換算約35mmとなり、使い易い準広角
画角だ。
---
さて、4本目のマシンビジョン。
（発売時定価18,000円、新品購入価格17,000円）
カメラは、PENTAX Q7(1/1.7型機）
2010年代のマシンビジョン(FA)用、メガピクセル対応、
2/3型センサー用MF単焦点広角手動絞りレンズ。
（ミラーレス・マニアックス第54回記事、および
レンズ・マニアックス第11記事で紹介済み）
本レンズ購入時には知らなかったが、調べていると旧型が
存在していた模様だ(S7.5-1.4）、そちらは定価が11,000円と
安価であるが、メガピクセル対応品ではなく、2000年代の
低解像力仕様であろう。
3～3.5μmのピクセルピッチに対応していて、これは概算で
166～142LP/mmとなる。旧製品であっても、恐らくだが
120LP/mm前後位の解像力は出ているとは思われる。
ここでマシンビジョン用レンズの解像力の話をしておこう。
ここからは、やや複雑な計算が必要であるが、ちょっとだけ
実例を挙げる。
まず、本レンズの解像力を150LP/mm前後と仮定する、
これはだいたい、この手のレンズでは、そんなものである。
（LP=ラインペア。テストチャートに白黒の細かい線を印刷し、
1mmあたり何本の線が見分けられるかという解像力の指標。
それとこの値は、画面中央部であり、周辺では少し落ちる）
次いで使用カメラ、PENTAX Q7のセンサーは1/1.7型であり
7.5x5.6mmのサイズだ。これを最高画素数の1200万画素で
使用すると、ピクセルピッチは約1.87μm、これは非常に
小さく、現代の超高画素デジタル一眼レフよりも細かい。
（小型センサー機では、よくこういうケースがある）
Q7を最大画素数で撮影すると、レンズ側では約266LP/mm
という性能が必要となる。 1÷(7.5÷4000)÷2≒266
しかし、ここまで高性能なレンズは超高性能一眼レフ用レンズ
でも殆ど存在していないし、マシンビジョン用でも250LP/mmを
超える物は、最近ではあるらしいが、軽く十万円以上もする
超高価格品だ、よって、この計算結果は非現実的なレベルだ。
なお、この計算式であるが、ピクセルピッチに対応するレンズ
解像力が必要になるという事は誰にでも理解できると思う。
上では、単純に割り算しているだけなのだが・・
先日、私がレンズメーカーの光学設計技術者の人に、この話を
すると、その技師の人は「デジタルのサンプリング定理により、
ナイキスト周波数を意識すると、レンズ解像力は2で割り算した
結果の半分だけあれば良い」という意見を言っていた。
だが、サンプリング定理は理解できるが、そう解釈するかどうか
は不明である。すなわち、サンプリングを行うには2倍の
周波数が必要だが、その目的の為に、白黒の線をペアとして
いるのだから、さらに2で割る必要があるのだろうか？
そして、ピクセルピッチのぎりぎり迄センサー受光面が入って
いる訳ではなく、集光用のマイクロレンズの有効径もある。
そのあたりの詳細が定義しずらく、結局「2で割るかどうか？」
の論争は結論が出なかった。まあ、「デジタル光学」分野では、
この件に限らず、「ちゃんと定まっていない」場合は結構多い。
まだ数十年程度の技術分野だ、定説も少なく、検証も困難だ。
なお、レンズ設計の世界ではなく、マシンビジョン業界では
私と同じ解像力の定義を採用している。
本記事においては、基本的に私の解釈での計算式を述べよう。
・・さて、結局のところ、レンズ解像度が足りないのは確か
なので、Q7の画素数を下げる必要がある。
レンズ解像力を150LP/mmと仮定すれば、必要横ピクセルは
7.5÷（1÷(150x2))=2250Pixelと計算でき、必要画素数は
4対3アスペクトであれば、2250x2250x(3/4)=約380万画素
となるが、Q7には、この値に合致する画素数設定が無いので、
300万画素（1920x1440）で用いるのが良いだろう。
（PENTAX Q/Q10でも同じく300万画素が良い）
これで、想定される本レンズの解像力でぴったりとなる。
なお、レンズが高解像力（メガピクセル）仕様では無くても
使用カメラのセンサーサイズや画素数などを綿密に設定して
使えば、さほど大きな問題にはならないので、今から思えば
新型の本レンズを購入する必要性は少なく、安価な旧型でも
よかったかも知れない。
（Q7の画素数を300万画素まで落とせば、必要レンズ解像力は
約120LP/mmの計算となり、これであれば、旧型のレンズでも、
まあ大丈夫であったと思う）
前述の通り、メガピクセル用レンズは、だいたい3.3μmピッチ
あたりに対応していて、1÷0.0033÷2=約150LP/mm
という感じの性能だ。
まあそれに前述のように、カメラ内部でどのような画素補間
処理を行っているかは非公開で不明だ、いちおうユーザー側
では最善と思われる措置を行うが、現実的には、ここにあまり
拘っても、その効能を判断・評価する事は極めて困難である。
余談だが、単位μm（=0,001mm)は「マイクロメートル」
と読むのが正式だが、これでは長い為、CCTVレンズ業界では、
この単位の旧呼称の「ミクロン」で話をするのが一般的だ。
（例：「このレンズは、3ミクロンピッチ対応である」等）
なお、一眼レフ用レンズでも、近い将来の超高画素時代に対応し、
2～3μmピッチのセンサー用の解像力を持つ商品が出始めている、
2μm対応であれば、250LP/mmの解像力という事なのだが、
もし2μmピッチのフルサイズ機を作ると、およそ2億画素のカメラ
となる、今の所まだそれよりもヒトケタ少ない画素数仕様の
デジタル一眼レフばかりなので、2010年代の新鋭写真用レンズの
解像力性能は、現段階ではやや過剰すぎるかも知れない。
で、こういったややこしい計算をしないと、マシンビジョン用
レンズは写真用に使えないのか？と言えば、原則的には、その
通りである。
マシンビジョン用やCCTV全般でのCマウントレンズは、対応する
イメージサークルや、解像力等の仕様が個々に異なる為、
少なくとも、それらの原理や仕様を理解して、適正なシステム
構成を意識しないと、デジタルカメラでは使う事ができない。
この点は、たとえカメラの上級マニアや職業写真家であっても
無理な話であり、専門家レベルの知識が絶対に必要なのだ。
そして、専門家レベルであっても、デジタル光学は新しい分野
であるので、その詳細な所は、まだ解明されてない部分も多い。
場合のフルサイズ換算画角は約35mm/F1.4 に相当する。
使いやすいように見える準広角画角ではあるが、例によって、
PENTAX Q7のMF性能ではピント合わせの課題がつきまとう為、
少しだけ絞って、被写界深度をかせぎつつ、中遠距離の被写体の
撮影に特化するのが賢明な使用法だ。
（注：Q7の背面モニターの使用部品の再生系処理には、
どうやらバグまたは不良がある模様で、解像度が出ていない。
これは同時期(2012～2013年）の、同社や他社のミラーレスの
複数でも全く同様な課題があり、各社で使用している共通部品
の欠陥だと思われる。なので、むしろQ7より以前の時代の
Q(2011年）あたりで撮った方が若干容易かも知れない。その場合
の換算画角は7.5mmx5.5倍=約41mmとなり、準標準相当だ）
まあ、ピント精度が気になるようならば、例えばPENTAX Q系
には優秀なエフェクトが搭載されている為、それを併用し、
輪郭等を強調してしまうのも対策としては有効であろう。
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さて、5本目のマシンビジョン。
（発売時定価30,000円、新品購入価格20,000円）
カメラは、OLYMPUS OM-D E-M5 MarkⅡ Limited(μ4/3型機）
ミラーレス・マニアックス記事等で何度も紹介した
2010年前後のマシンビジョン(FA)/CCTV兼用、初期メガピクセル
対応、1/1.8型センサー用MF単焦点手動絞りレンズ。
写真用レンズメーカーとしても著名なTAMRON社製だ。
1/1.8型対応レンズであるが、イメージサークルに余裕がある
設計の製品だ。この為、例えばPENTAX Q7の1/1.7型に装着した
場合、本来僅かに足りない筈が、ケラれずに何ら問題なく使える。
今回は、さらに無理をして、μ4/3機を2倍テレコン常用で
使ってみよう、これは4/3の半分で2/3型相当になり、
この数値を別の書き方にすれば、1/1.5型程度になる。
これは嬉しい実験結果だ、すなわち本レンズには2/3型対応
並みの余裕があるという事になる。(仕様が最初から2/3型
なのか、あるいは周辺収差を避けて1/1.8型を謳っているか?
後者はレンズ設計コンセプト上では十分に有り得る話である）
このE-M5Ⅱ+テレコン2倍での換算画角は、16mmx2x2で、
64mm/F1.4となり、長めの標準レンズ相当だが、最短撮影
距離が30cmと、近接領域で使おうとすると、やや寄れない
不満がある（上の昆虫の写真等）
なお、PENTAX Qで使うとフルサイズ換算画角は88mm/F1.4
となり、いわゆるポートレート用大口径中望遠と同等の
仕様となるのだが、まあ、そういう事は数字の遊びだけの
話であり、被写界深度や主要撮影距離がまるで異なるので、
そうした大口径中望遠レンズとしての代用利用は難しい。
けど、撮影倍率が上がるので、近接での不満は、やや解消
されるであろう。
で、これまで本レンズをMF性能が貧弱なPENTAX Qシリーズで
使ってきたが、その場合では厳密なピント合わせが困難であり、
加えて本レンズは、ボケ質が破綻しやすく、その回避もQ系では
ほぼ不可能だった。
しかし、E-M5Ⅱではピーキングが使え（注：精度はやや悪い）
高精細で倍率の高いEVFを搭載しているので、意外に使い易い
事がわかった。
ただ、今回にはボケ質破綻の回避にまでは、あまり配慮して
いなかったので、結構その問題は残っている。
レンズは背景をボカして使用する用途はまず考えられない為、
ピント面の解像力を主眼に設計していて、ボケ質等への配慮は
一切無い。つまりそういう設計コンセプトなので、ボケ質が
悪いのはやむを得ないし、それらの事をちゃんと理解して
使わない限り、こうしたレンズを使用する事自体が無理だ。
何度も繰り返すが、「CCTV専門家」向けのレンズ群であるから、
初級中級マニアはもとより、上級マニアや職業写真家層でも
使いこなしは困難であろう。
業務用途の写真撮影には使えない事は当然であり、たとえ
趣味的な撮影であっても写真表現としてはアンコントローラブル
（制御不能）だ。
ただ、アンコントローラブルである事を逆手に取って、これらを
「トイレンズ代わり」に使用するアート的方法論はありうる。
しかし、トイレンズと言うには、解像力性能は、現代の新鋭
高性能単焦点レンズ並みだし、歪曲収差なども良く補正されて
いて、ある一面での性能は高く、かつ、そこそこ高価であるから、
トイレンズの代用とするには勿体無いと思う。
そのあたり、こうしたマシンビジョン用レンズの写真における
用途は、「不明」と言えるかも知れないのだが、まあ、それでも
マニアックな視点からは、なんとかこういうレンズ群を使え無い
だろうか？という「用途開発」は、結構面白いテーマである。
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では、今回ラストのマシンビジョン
（発売時定価28,000円）
カメラは、PENTAX Q7 (1/1.7型機）
発売年不明（2000年代?)の、FA用低歪曲望遠マクロ（近接専用）
初期メガピクセル対応、MF単焦点手動絞りレンズ。
開放F値は「露出倍数」に応じ、F2.7～F3.1程度となる。
かなりの望遠画角のマクロであり、PENTAX Q7で使用時には
フルサイズ換算230mm相当である。
の距離が遠い、または小さい場合の生産ライン等で使われる。
まあ写真用語で言えば、WD(ワーキング・ディスタンス）が長い
という事であり、その代表は望遠マクロ（200mm前後の焦点距離）
レンズである。
写真用等倍望遠マクロレンズ（例：180mm/F3.5)の最短撮影
距離は、一般に46cm程度となるのだが・・
本VS-LD50の場合の「物像間距離」（=WD)は、仕様上では、
約28cm～約67cmとなり、ほぼ写真用望遠マクロと同様な
感覚で使用する事が出来る。
これに対して、例えば、本記事の標準マクロVS-LD25Nでは
最短15cmであるから「かなり近接した撮影」という印象となる。
すなわち、フィールド撮影において、常に至近距離の被写体に
注目して探す事となり、これはこれで一般的な写真撮影の
感覚とはずいぶんと異なり、そういう視点（目線）に切り替える
事がやや難しい。
なお、VS Technology社製SV-1214H（未所有）といった、新鋭
レンズであれば10cm～無限遠の範囲で撮影が可能なので、どんな
被写体でも対応範囲が広いであろう、一般的な写真用マクロレンズ
と、ほぼ同等の視点感覚で扱えると思われるので、ちょっと欲しい
のだが、少々高価なので、どうしようか？と迷っている。
（追記：本記事執筆後に入手済み、後日別記事で紹介予定）
本レンズは、旧型の初期メガピクセル対応品であり、
解像力は推測で140～150LP/mm程度である。
この為、Q7の画素数は300万画素としているのだが・・
新型のVS-LDA型の解像力は、スペック表からは不明であるが、
恐らく160～180LP/mm程度であろう、よって3.3μmピッチ
くらいで使っても問題は無いが、生憎Q7にそれに相応する
画素数設定（400万画素程度）は無い。
なお、デジタル一眼レフでは、例えば超高画素（5000万画素）
のCANON EOS 5Dsでも、ピクセルピッチは約4μmで、必要な
レンズの解像力は、120LP/mmに過ぎない。
ともかくCCTV分野や携帯・スマホ系の小型センサーとかでは、
ピクセルピッチが小さすぎてレンズ側の対応もそれなりに
大変なのだ。
を屋外撮影で使うのは極めて難しい。
まず撮影距離が短く、加えて被写界深度が浅すぎる。
遠距離撮影は本レンズの仕様上できないので、遠景の風景等を
撮って被写界深度を稼ぐ訳には行かない。
絞りを絞ってみても、近接撮影で露出倍数がかかっている事と
あいまって、手ブレ限界シャッター速度を簡単に下回るので
ISO感度を高める必要がある。
なお、Q7の場合、カメラ側に手ブレ補正機能は入ってはいるが、
屋外撮影では風等での被写体ブレのケースが遥かに多く、そして
近接撮影では手ブレ補正機能が効かない前後方向への撮影者ブレ
が多く、あまり役に立たない。
おまけにPENTAX QシリーズはMF性能に劣る為、こうしたマクロ
システムでの撮影は、上級者以上の高度な撮影技能を要求される。
あまりビギナー層や初級マニア層が出来る類のものでは無い。
勿論、この手のレンズは工場での生産ラインなどで、しっかり
距離や位置を固定して使うものである。その為、レンズには
絞り値や、ピントリング距離をロック定する為のクランプ式
ネジがついている。
本レンズによる野外マクロ撮影は、レンズ設計仕様からは
想定外の使用法である為、まあこれで一般写真を撮れる方が
奇跡的とも言えるだろう。
総括だが、今回紹介のマシンビジョン用レンズ群は、非常に
専門性の高い特殊用途レンズである、基本的には一般写真撮影
用途には全く向かない事は、重ねて述べておく。
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さて、今回の第1回記事「マシンビジョンレンズ特集」は
このあたり迄で、次回記事に続く・・