技術(shù)文章
精密生產(chǎn)線上的產(chǎn)品正以飛快的速度滑過檢測工位,要揪出微米級的瑕疵,同時跟上產(chǎn)線的“疾馳”,檢測設(shè)備必須兼具“鷹眼”般的精度和“閃電”般的速度!
這對負責“看”的核心——光學成像系統(tǒng),提出了極致挑戰(zhàn):既要看得清(解析度=放大倍數(shù)),又要看得廣(速度=成像視野)。
然而,放大倍數(shù)和成像視野處在光學成像天平的兩端。視野 = 相機芯片尺寸 / 放大倍數(shù)。
速度和精度之爭從應(yīng)用層面出發(fā):用超大靶面相機搭配高倍鏡頭,視野增大,是否意味著效率的提升?
視野中心區(qū)域:該區(qū)域照度均勻,8-6線對分辨率表現(xiàn)優(yōu)異,成像快速準確。
關(guān)鍵驗證-將8-6線對區(qū)域移動到視野的邊緣時,圖像發(fā)生了變化:
邊緣VS中心,USAF 1951分辨率板,8-6線對解析度實拍對比
從上述對比,我們不難發(fā)現(xiàn),37mm靶面CCD+10x 顯微成像鏡頭,成像系統(tǒng)的解析度從中心到邊緣呈現(xiàn)明顯衰減。
這種現(xiàn)象的根本原因在于鏡頭設(shè)計的適配性:
每一款顯微物鏡在設(shè)計時,都針對一個最佳成像靶面尺寸進行優(yōu)化(例如,某款10x物鏡的Exit Pupil Diameter為11.2mm,適配2/3”傳感器,對角線約11mm)。
傳感器靶面尺寸與鏡頭設(shè)計的最佳適配靶面尺寸差異越大,成像系統(tǒng)從中心到邊緣的分辨率差異(衰減)就越顯著。
在高精度的顯微成像應(yīng)用中:忽視或夸大鏡頭與傳感器的適配性,成像系統(tǒng)即使獲得了更大視野,也將損失邊緣區(qū)域的解析能力,喪失整體的檢測精度。
從對比圖像中,我們可以看到,6x HR物鏡中心到邊緣的解析度差異明顯減少。
10x標準物鏡VS6x HR物鏡,邊緣解析度對比:
采用高NA值設(shè)計的寬視場物鏡:
HR物鏡設(shè)計考慮了更大的成像圈(適配更大靶面),縮小了最佳適配靶面與實際傳感器靶面的差異,從而緩解了邊緣分辨率衰減問題。
然而,分辨率從中心到邊緣的差異并未完全消除,這是光學原理決定的固有特性,是解析度(精度)與視野(速度)之間必須權(quán)衡的代價
檢測設(shè)備對差異的接受程度則取決于檢測應(yīng)用對不同區(qū)域之間的精度要求。
靶面尺寸非越大越好:盲目采用大靶面?zhèn)鞲衅髯非?/span>“低質(zhì)量”的寬視場,不僅無法提升檢測效率,反而可能因邊緣解析度下降導致檢測結(jié)果失準。
顯微成像領(lǐng)域,空標參數(shù)無法創(chuàng)造任何價值。我們建議用戶基于具體應(yīng)用需求進行成像驗證。如果您也正面臨著檢測精度與速度方面的權(quán)衡,歡迎隨時聯(lián)系我們進行配置選型驗證。
歡迎有相關(guān)應(yīng)用需求的用戶與我們聯(lián)系, 進行鏡頭打光測試,探討并構(gòu)建最優(yōu)化的光學成像方案。
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