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速度和精度,取舍需有度

時間:2025-07-07 點擊次數:24
速度和精度之爭

精密生產線上的產品正以飛快的速度滑過檢測工位,要揪出微米級的瑕疵,同時跟上產線的“疾馳”,檢測設備必須兼具鷹眼般的精度閃電般的速度!

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),又要看得廣(速度=成像視野)。


然而,放大倍數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

速度和精度之爭.png

速度和精度之爭從應用層面出發(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?


成像測試1:大靶面CCD+高倍物鏡

速度和精度之爭1.jpg
1.1μm
37mm靶面CCD+10x 顯微成像鏡頭,8-6線對解析圖像








































  • 視野中心區(qū)域:該區(qū)域照度均勻,8-6線對分辨率表現優(yōu)異,成像快速準確。

  • 關鍵驗證-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:


速度和精度之爭2.gif


速度和精度之爭3.png

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,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明顯衰減。


這種現象的根本原因在于鏡頭設計的適配性:

  • 每一款顯微物鏡在設計時,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 Diameter11.2mm,適配2/3”傳感器,對角線約11mm)。

  • 傳感器靶面尺寸與鏡頭設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。




成像測試2:大靶面CCD+HR物鏡




6x NA0.3 物鏡
寬視場 邊緣-中心分辨率對比
速度和精度之爭4.jpg

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:

速度和精度之爭5.jpg

采用高NA值設計的寬視場物鏡:


  • 降低放大倍數(6x vs 10x):在保持相近NA(即相近理論分辨率)的前提下,本身即可獲得更大視野。
  • HR物鏡設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)之間必須權衡的代價


檢測設備對差異的接受程度則取決于檢測應用對不同區(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果失準。


顯微成像領域,空標參數無法創(chuàng)造任何價值。我們建議用戶基于具體應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衡,歡迎隨時聯(lián)系我們進行配置選型驗證。



Seeing is Believing:  



我們非常樂意于為用戶提供各個倍率的變倍/寬視場定倍顯微鏡頭、激光自動聚焦顯微成像系統(tǒng)、工業(yè)相機、及各類標準物鏡、光源、支架樣品測試:

速度和精度之爭6.png

歡迎有相關應用需求的用戶與我們聯(lián)系, 進行鏡頭打光測試,探討并構建最優(yōu)化的光學成像方案。

文章轉自Navitar官方微信公眾號。

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