BIテレセントリックレンズ：メリット、デメリット、比較および応用

機械視覚分野において、BIテレセントリックレンズは、被写体距離および像距離の変化による測定誤差を完全に排除する独自の光学設計を備えており、高精度検出のための最適な選択肢となっています。本稿では、その核心的特徴、他レンズとの比較、および応用例について詳しく解説します。

1. BIテレセントリックレンズとは？

BIテレセントリックレンズは、被写体側および像側の両方で主光線が光軸と平行となる高精度光学レンズであり、単一テレセントリックレンズの利点を統合して、距離の変化に関わらず像の大きさを一定に保ちます。これが他のレンズとの根本的な違いであり、超高精度産業計測の基盤を築いています。

2. BIテレセントリックレンズの利点

バイ・テレセントリックレンズは、二重並列光学系設計を採用しているため、高精度を要求される用途において比類ない優位性を発揮します。具体的には、視差誤差の完全な排除、マイクロンレベルに達する極めて高い測定精度、極めて低い歪み（≤0.1％）、均一な倍率、極めて広い被写界深度、および反射性や凹凸のある被写体表面への強い適応性などが挙げられます。

3. バイ・テレセントリックレンズの欠点

複雑な二重並列光学系設計により、バイ・テレセントリックレンズにはいくつかの制約が生じます。例えば、従来型レンズや単一テレセントリックレンズと比較して大幅に高コストであること、体積および重量が大きいこと、平行光光源への厳密な依存性（システム全体のコスト増加を招く）であること、および視野が狭いため大型被写体の検出への適用が制限されることなどです。

4. バイ・テレセントリックレンズと他のレンズとの比較

従来の産業用レンズと比較して、BIテレセントリックレンズは、視差の除去、精度、歪み制御、および被写界深度においてはるかに優れており、一方で従来のレンズは低精度用途においてコストが低く、小型であるという利点があります。単一テレセントリックレンズと比較すると、BIテレセントリックレンズはより包括的な高精度性能を提供しますが、価格は高くなります。そのため、高精度を要する用途には最適な選択肢となります。

5. BIテレセントリックレンズの応用

超高精度および安定した画像品質を備えたBIテレセントリックレンズは、電子製造（部品の計測および欠陥検出）、半導体産業（ウエハーおよびチップの精密計測）、機械製造（精密部品の検査）、自動車産業（高精度部品の検査）、医療機器産業（機器の寸法および欠陥検出）など、高精度が求められる産業分野で広く使用されています。

6. 結論

BIテレセントリックレンズは、高精度産業計測において、その独特な利点により不可欠な存在である。ただし、高コストや大型化といった制約も存在する。産業用オートメーションの発展に伴い、その応用範囲は拡大していくと予想される。今後の光学技術の進展により、現在の制約が克服され、高精度検出技術の発展が促進されることが期待されている。