焦点深度
はじめに
焦点深度とは、被写体にピントが合う距離の範囲を指します。この範囲外の被写体はぼやけて見えます。
この記事では、焦点深度の基本原理と、これらの原理を Zivid カメラに適用する方法について説明します。
フォーカスとは何ですか？
ピントは錯乱円（CoC）によって決まります。錯乱円とは、カメラレンズを通過した光がイメージセンサーに到達する際に、その光が覆う半径（面積）のことです。錯乱円が1ピクセル以上を覆うほど大きくなると、被写体はピントが合っていない状態となり、信号損失やノイズが発生します。絞りが十分に大きい場合、レンズに近すぎる被写体はセンサーの手前にピントが合い、遠すぎる被写体はセンサーの奥にピントが合い、どちらの場合もぼやけが生じます。下の図を参照してください。
被写界深度
被写界深度とは、被写体にピントが合う距離の範囲のことです。その境界は、近距離焦点距離（ \(d_{near}\) ）と遠距離焦点距離（ \(d_{far}\) ）によって定義されます。これらの境界の外側では、 CoC が増加し、光が隣接するピクセルに拡散します。
レンズが光線を屈折させる角度は、絞りのサイズに比例して大きくなります。 Zivid 3D カメラの場合、絞りが大きすぎると被写体のピントがずれてしまい、信号対雑音比（ SNR ）が低下し、点群のノイズが増える可能性があります。そのため、最適な画質を得るには、カメラの作動距離に適した絞りを選択することが非常に重要です。
フォーカスは点群にどのような影響を与えますか？
画像がぼやけるにつれて、ノイズや Contrast Distortion などのアーティファクトが増加します。ノイズとは、点群の点の精密度のことです。つまり、特定のピクセルのキャプチャ間のばらつきが増加し、特定のキャプチャ内のピクセル間のばらつきも増加します。ノイズのわずかな増加は許容範囲内である場合もあることに注意することが重要です。ノイズのわずかな増加は、使用する処理アルゴリズムによっては許容範囲内となる場合があります。したがって、多くの場合、ピントの合っていない画像でも許容範囲内となることがあります。
注釈
Zivid のカメラはピントずれに強い！
また、影響を受けるのは画像のピントが合っていない領域のみであることに注意が必要です。最適な精密度で良好な点群を得るためには、用途に応じたカメラの作動距離を考慮してください。
Zivid カメラの焦点深度
下の表は、 Zivid カメラの焦点深度を示しています。
Zivid 2+ M130/MR130 |
|||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
\(f\) -値 |
\(f/2\) |
\(f/2.8\) |
\(f/4\) |
\(f/5.6\) |
\(f/8\) |
\(f/11\) |
\(f/16\) |
\(f/22\) |
\(f/32\) |
段 |
+3 |
+2 |
+1 |
0 |
-1 |
-2 |
-3 |
-4 |
-5 |
焦点、近距離 (mm) |
1115 |
1055 |
975 |
885 |
780 |
680 |
560 |
460 |
355 |
焦点、遠距離 (mm) |
1560 |
1695 |
1945 |
2430 |
3880 |
15120 |
∞ [1] |
∞ [1] |
∞ [1] |
被写界深度 (mm) |
445 |
640 |
970 |
1545 |
3095 |
14440 |
∞ [1] |
∞ [1] |
∞ [1] |
Zivid 2+ L110/LR110 |
|||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
\(f\) -値 |
\(f/2\) |
\(f/2.8\) |
\(f/4\) |
\(f/5.6\) |
\(f/8\) |
\(f/11\) |
\(f/16\) |
\(f/22\) |
\(f/32\) |
段 |
+3 |
+2 |
+1 |
0 |
-1 |
-2 |
-3 |
-4 |
-5 |
焦点、近距離 (mm) |
800 |
720 |
630 |
535 |
440 |
360 |
275 |
215 |
155 |
焦点、遠距離 (mm) |
1769 |
2310 |
4375 |
∞ [1] |
∞ [1] |
∞ [1] |
∞ [1] |
∞ [1] |
∞ [1] |
被写界深度 (mm) |
960 |
1590 |
3745 |
∞ [1] |
∞ [1] |
∞ [1] |
∞ [1] |
∞ [1] |
∞ [1] |
Zivid 2+ M60/MR60 |
|||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
\(f\) -値 |
\(f/2\) |
\(f/2.8\) |
\(f/4\) |
\(f/5.6\) |
\(f/8\) |
\(f/11\) |
\(f/16\) |
\(f/22\) |
\(f/32\) |
段 |
+3 |
+2 |
+1 |
0 |
-1 |
-2 |
-3 |
-4 |
-5 |
焦点、近距離 (mm) |
500 |
465 |
425 |
380 |
330 |
285 |
230 |
185 |
140 |
焦点、遠距離 (mm) |
755 |
840 |
1010 |
1390 |
3200 |
∞ [1] |
∞ [1] |
∞ [1] |
∞ [1] |
被写界深度 (mm) |
255 |
370 |
585 |
1010 |
2870 |
∞ [1] |
∞ [1] |
∞ [1] |
∞ [1] |
Zivid 2 M70 |
|||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
\(f\) -値 |
\(f/2\) |
\(f/2.8\) |
\(f/4\) |
\(f/5.6\) |
\(f/8\) |
\(f/11\) |
\(f/16\) |
\(f/22\) |
\(f/32\) |
段 |
+3 |
+2 |
+1 |
0 |
-1 |
-2 |
-3 |
-4 |
-5 |
焦点、近距離 (mm) |
530 |
480 |
420 |
370 |
300 |
250 |
190 |
150 |
110 |
焦点、遠距離 (mm) |
1040 |
1280 |
1990 |
7630 |
∞ [1] |
∞ [1] |
∞ [1] |
∞ [1] |
∞ [1] |
被写界深度 (mm) |
510 |
800 |
1570 |
7260 |
∞ [1] |
∞ [1] |
∞ [1] |
∞ [1] |
∞ [1] |
Zivid 2 L100 |
|||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
\(f\) -値 |
\(f/2\) |
\(f/2.8\) |
\(f/4\) |
\(f/5.6\) |
\(f/8\) |
\(f/11\) |
\(f/16\) |
\(f/22\) |
\(f/32\) |
段 |
+3 |
+2 |
+1 |
0 |
-1 |
-2 |
-3 |
-4 |
-5 |
焦点、近距離 (mm) |
680 |
605 |
520 |
430 |
350 |
280 |
210 |
160 |
120 |
焦点、遠距離 (mm) |
1870 |
2870 |
14290 |
∞ [1] |
∞ [1] |
∞ [1] |
∞ [1] |
∞ [1] |
∞ [1] |
被写界深度 (mm) |
1190 |
2260 |
13770 |
∞ [1] |
∞ [1] |
∞ [1] |
∞ [1] |
∞ [1] |
∞ [1] |
警告
Zivid 3 は固定絞りを採用しています。このモデルでは絞り制御はできません。
焦点深度計算ツール
Zivid の 焦点深度計算ツール を使用すると、作動距離と許容できるぼかし半径に基づいて、推奨される最大絞りを見つけることができます。関心領域で鮮明な画像を取得することは、最適な点群品質に必要な多くの要素の一つですが、厳密な制約ではないことに注意してください。前述のように、 Zivid 3D テクノロジーは、ぼやけや焦点外れに対して非常に耐性があります。画像の焦点が合っていないように見えても、多少ノイズが増えることはありますが、良好な点群を提供できます。
バージョン履歴
SDK |
変更点 |
|---|---|
2.17.0 |
Zivid 3 XL250 のサポートを追加しました。 |