はじめに：スクラッチ・ディグ仕様とは？
マシンビジョンシステムを構築または使用する場合、画像品質は極めて重要です。スクラッチ・ディグ仕様は、光学ガラスの表面品質を測定し、記述するための標準的な方法です。レンズ、ウィンドウ、フィルターの表面に許容される、微細な傷や小さなくぼみなどの外観上の微小欠陥の程度を示します。つまり、光学部品の物理的な表面品質を評価する等級体系です。
数値の読み方：スクラッチとディグ
仕様は通常、60-40や40-20のように、ハイフンで区切られた2つの数値で表記されます。
- 最初の数値（スクラッチ）： ガラス上のスクラッチに許容される最大の明るさまたは幅を示します。数値が小さいほど、許容されるスクラッチは細く、見えにくくなります。
- 2番目の数値（ディグ）：「ディグ」とは、ガラス表面にある微小なくぼみや穴です。この数値は、その穴の最大直径を100分の1ミリメートル単位で表します。たとえば、ディグの数値が20の場合、許容される最大の穴の直径は0.20 mmです。
数値が小さいほど、ガラスの欠陥が少ないことを示します。10-5の等級は極めて高精度で、レーザー用途によく使用されます。一方、60-40の等級は基本的なイメージング用途の標準です。
マシンビジョンに欠陥のない光学系が必要な理由
マシンビジョンカメラは単に画像を撮影するだけでなく、コンピューターで解析するためのデータを収集します。アルゴリズムがエッジを検出し、寸法を測定して、製造品の欠陥を見つけます。
カメラの光学系にスクラッチやディグがあると、主に3つの問題が生じる可能性があります。
- 散乱光: 欠陥によって入射光が散乱し、グレアが発生して画像全体のコントラストが低下します。コントラストが低いと、ソフトウェアによるバーコードの読み取りや部品の測定が難しくなります。
- 偽陽性：ガラス上の微粒子や傷が、イメージセンサー上に暗い影として映ることがあります。コンピューターソフトウェアがこの影を検査対象製品の欠陥と誤認し、良品が不合格になる可能性があります。
- ぼやけ: 大きな欠陥によって光路が歪み、画像の特定部分に局所的なぼやけが生じることがあります。
主要コンポーネントへの影響: レンズと光学フィルター
スクラッチ・ディグ仕様は、光がカメラのセンサーに到達するまでに通過するすべてのガラス部品にとって重要です。
これには当然ながらカメラの主レンズが含まれますが、レンズ前面に取り付けられることが多いバンドパスフィルターや偏光フィルターなどの光学フィルターにとっても同様に重要です。フィルターは多くの場合、光が最初に当たる面であるため、高品質なスクラッチ・ディグ仕様により、散乱光や不要なアーティファクトをシステムに持ち込むことなく、フィルターが設計どおりに光を制御できます。部品が実際のイメージセンサーに近いほど、こうした欠陥は最終画像上でより鮮明に現れます。
システムに適した規格の選択
必ずしも最も高価で完璧なガラスが必要なわけではありません。適切な仕様は、マシンビジョンシステムの用途に応じて決まります。
- 標準検査（60-40）： 大きなバーコードの読み取りや、ボトルにキャップが装着されているかの確認など、基本的な作業には、通常、標準的な60-40仕様で十分であり、費用対効果にも優れています。
- 精密測定（40-20）： カメラで極めて詳細な顕微鏡測定を行う場合や微小な電子部品を検査する場合は、40-20等級に上げることで、光学的欠陥によるデータの劣化を防げます。
- ハイエンド／レーザーシステム（20-10または10-5）： この厳格な基準は、通常、レーザーを使用するシステムや完全な光学性能を必要とするシステムに適用されます。このようなシステムでは、ごくわずかな散乱光でもシステム障害を引き起こす可能性があります。
まとめ
スクラッチ・ディグ仕様は、光学部品の外観品質を定義する単純な数値コードです。マシンビジョンカメラでは、この数値に注意することでカメラの「目」を鮮明に保ち、グレア、影、または疑似欠陥によるソフトウェアの誤認識を防げます。適切なスクラッチ・ディグ等級を選択することで、システムコストと用途に必要な精度のバランスを取ることができます。
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