TLensとVCMオートフォーカス技術の比較

TLensとは何か

TLens®（poLight ASA〈OSE: PLT〉製）は、PZT（チタン酸ジルコン酸鉛）圧電アクチュエータを用いてガラス膜およびポリマー光学素子を変形させ、レンズ全体を移動させることなく電圧制御によって焦点を調整する、MEMSベースの可変焦点レンズです。設計によっては、数メガピクセルから非常に高い解像度（30～50メガピクセル）まで対応可能で、最大1/1.5インチのセンサーフォーマットと互換性があります。

TLensは約1ミリ秒という非常に高速な応答時間を実現しており、低消費電力で動作します。また、無限遠から約10cm（モデルによってはそれ以下の距離）まで幅広いフォーカス範囲に対応しています。

概念図を以下に示します。

TintE ISP を用いた TLens の動作概要

このプロセスは、イメージセンサーが画像フレームを取得した時点から開始されます。取得された画像データは、その後、カメラシステムの画質向上を目的として設計された、e-con Systems独自のFPGAベースISPであるTintE™ ISPへ送信されます。TintE™は、デベイヤリング、AWB（オートホワイトバランス）、AE（自動露出）、ガンマ補正などのカスタマイズ可能な処理ブロックを備えた、包括的なISPパイプラインを提供します。

ISPは取得した画像フレームを解析し、必要なフォーカス調整量を算出したうえで、固定焦点カメラモジュール上に搭載されたTLensへ制御信号を送信します。以下のフロー図は、TLensオートフォーカスカメラにおける画像処理の流れを理解するのに役立ちます。

ISPはTLensに対して精密に制御された電圧を印加します。この電圧により、レンズ内部のポリマー光学素子の形状が変化し、機械的な駆動部を用いることなく、焦点距離が瞬時に調整されます。

その結果、VCMベースのカメラで一般的に見られる機械的摩耗や振動を排除しつつ、ほぼ瞬時のオートフォーカスを実現し、滑らかで鮮明な画像を提供するカメラシステムが実現されます。

TLensオートフォーカスカメラの主な特長

• 超高速オートフォーカスによる瞬時の高精細撮影

  TLensは応答時間が1ミリ秒未満と非常に高速で、ほぼ瞬時にフォーカスを固定できます。これにより、ロボットや自律走行車など、高速で動作する環境においても鮮明な画像を安定して取得することが可能です。

  ※参考：How to achieve enhanced autofocus performance with high-quality cameras – e-con Systems

• シームレスな画像撮影のための一貫した視野

  VCM（ボイスコイルモーター）方式のオートフォーカスでは、フォーカス調整時に視野角が変化する場合がありますが、TLensはフォーカス中も一定のFOVを維持します。これにより、歪みのない滑らかな映像撮影が可能となり、高い一貫性と信頼性が求められる用途に最適です。

• 安定した光軸による優れた画質

  TLensは可動機構を用いず、ポリマーの変形によって焦点調整を行うため、機械的振動が発生しません。安定した光軸を維持できるため、複雑なキャリブレーションや補正を行うことなく、シャープで安定した画像を提供します。

• 超低消費電力のオートフォーカス機構

  消費電力は1mW未満と非常に低く、センサーの温度上昇を抑えながら効率的に動作します。これにより画質の劣化を防ぎ、電力制約の厳しい環境においても高い信頼性を実現します。

• マルチカメラ設計に適したコンパクトなフォームファクター

  TLensの薄型設計により、マルチカメラシステムにおいてカメラを高密度に配置することが可能です。ステレオイメージング、深度センシング、広域監視などの高度なビジョンシステムを、画質を損なうことなく構築できます。

• 明るい撮像を可能にする大口径レンズ

  TLens搭載カメラは絞り値f/1.55を実現しており、多くの光を取り込むことができます。そのため、低照度環境においても明るく鮮明な画像を取得でき、監視、車載、医療用画像処理など、細部の再現性が重要な用途に適しています。

• 無限遠から最短10cmまで対応する広いフォーカスレンジ

  TLensオートフォーカスカメラは、 無限遠から約10cmの近距離までシームレスにフォーカスを切り替えることが可能です。近接検査から遠距離撮影まで、1台のカメラで幅広い用途に対応できます。

TLensとVCMテクノロジーの比較

パラメータ	TLens	VCM
スピード	準瞬時（<1 ms）	遅い
信頼性	非常に高い	摩耗・劣化が少ない
消費電力	<1 mW	高
一定の視野	あり	なし
画像安定性	優良（振動なし）	低い
サイズ（カメラモジュール）	超コンパクト	大きい
温度安定性	高い	低い
磁気干渉	影響を受けない	影響を受ける

組み込みビジョンにおけるTLensカメラの主な用途

産業分野

TLensカメラは、1ミリ秒未満の応答時間を持つ超高速オートフォーカスを特長としており、産業用バーコードリーダーに最適です。この高速性能により、生産ライン上を高速で移動する対象物からデータを確実に取得・処理でき、即時かつ高精度な読み取りを実現します。

また、フォーカスを瞬時に調整できるため、従来の機械式オートフォーカスシステムで発生していたフォーカス遅延を解消します。その結果、産業用ハンドヘルド端末やAIロボットなどのアプリケーションにおいて、生産性と信頼性の向上に寄与します。

生体認証分野

TLensは近赤外線（NIR）領域に最適化されており、生体認証およびセキュリティ用途において優れた性能を発揮します。この波長帯は、顔認識、虹彩認証、静脈パターン認証などに広く利用されています。そのため、暗所や可視光が存在しない赤外線照明環境においても、鮮明で安定したオートフォーカスを実現し、高い認証精度を支えます。

ライフサイエンス分野

TLensオートフォーカスカメラは、超小型設計、1ミリ秒未満の瞬時フォーカス性能、低消費電力を兼ね備えており、内視鏡システムへの組み込みに最適です。

e-con Systems：革新的なカメラソリューションのパイオニア

e-con Systemsは2003年の創業以来、OEM向けカメラソリューションの設計、開発、製造において業界をリードしてきました。長年にわたって培ってきた専門知識を活かし、すべての製品を高性能・高信頼性、そしてシームレスなシステム統合を実現できるよう設計しています。

当社は、TLensテクノロジーをカメラ製品へ積極的に統合しています。最先端のTLens技術と、当社独自開発のTintE ISPを組み合わせることで、1ミリ秒未満の応答時間、1mW未満の低消費電力を実現したオートフォーカスカメラを提供しています。さらに、マルチカメラ構成に適した超小型設計により、高度なビジョンシステムの構築を可能にします。

TLens対応カメラがどのように製品開発を加速できるかについては、camerasolutions@e-consystems.com to learn how TLens-enabled cameras can accelerate your product development.

Explore our Camera Selector Page までお気軽にお問い合わせください。

よくあるご質問（FAQ）

1. TLensはVCM方式のカメラと比べて、どのように画像安定性を向上させますか？
   TLensは機械的な可動部を持たないため、フォーカス調整時でも光軸を安定して維持できます。その結果、振動が大幅に低減され、常に一貫した高画質を実現します。

2. TintE ISPは、リアルタイムオートフォーカスを実現するために、TLensとどのように連携していますか？
   FPGA上に実装されたTintE ISPは、入力された画像フレームをリアルタイムで取得し、シャープネス指標に基づいて画質を評価します。評価結果から最適なフォーカス位置を算出し、その情報に基づいてTLensを駆動するための電圧を高精度に制御します。この閉ループ制御により、1ミリ秒未満の高速オートフォーカスを実現しています。

3. TLensの圧電駆動機構は、どのようにして焦点距離を可変にしているのですか？
   TTLensは、印加電圧に応じて変形するPZT（チタン酸ジルコン酸鉛）製のMEMSメンブレンを採用しています。このメンブレンの変形により、光学ポリマー界面の曲率が変化し、レンズを光軸方向に移動させることなく、焦点距離を連続的に調整することが可能です。

4. TLensには制約事項はありますか？
   以下の点が考慮事項となります。
   • 温度依存性：液晶材料の特性は温度によって変化します。
   • 高精度制御の要件：正確な制御を行うためには、性能の高いISPによるフィードバックループが必要です。

5. TLensの一般的な寿命はどの程度ですか？
   TLensは可動部を持たない構造のため、数百万回に及ぶフォーカス動作に耐えることができます。その結果、耐久性および信頼性の面で、従来の機械式オートフォーカスレンズを大きく上回ります。