أي عدسة تكبير لمجال رؤية 10–4 مم وعيوب 5 ميكرومتر؟

مثال عملي في الرؤية الآلية باستخدام كاميرا 5 ميغابكسل بمستشعر فئة 2/3 بوصة وعلى مسافة عمل 80–100 مم لفحص أسطح الرقائق الإلكترونية.

حساب التكبير المطلوب

يُحسب التكبير من المستشعر ومجال الرؤية قبل مقارنة نطاقات التكبير الاسمية: β = الضلع القصير للمستشعر ÷ مجال الرؤية. لمجال 10 × 10 مم: β = 7.07 ÷ 10 = 0.71×؛ لمجال 4 × 4 مم: β = 7.07 ÷ 4 = 1.77×؛ نسبة التكبير المطلوبة ≈ 2.5:1. كلا جسمي العدستين يغطيان المدى 0.71–1.77× بشكل أصلي؛ ومحول TV والعدسة الأمامية يحددان فقط موقع كل مجال ضمن مدى التكبير.

هل يمكن كشف سمات بحجم 5–10 ميكرومتر؟

دقة أخذ العينات على جهة الجسم (محسوبة): عند مجال 4 مم — 4/2448 = 1.63 ميكرومتر/بكسل (أفقي) و4/2048 = 1.95 (عمودي)؛ وعند 10 مم — 4.09/4.88. السمة 5 ميكرومتر تشغل ≈ 2.6–3.1 بكسل عند 4 مم (على الحد) و≈ 1 بكسل عند 10 مم (غير موثوق)؛ والسمة 10 ميكرومتر ≈ 5–6 بكسل عند 4 مم (موثوق) و≈ 2 بكسل عند 10 مم (حدّي).

التكوينات البصرية الموصى بها

التكوين أ — اقتصادي: جسم زوم محوري 6.5X (سلسلة PMS-LZ-63101، 0.7×–4.5×، مسافة عمل 87 ± 2 مم) + محول TV ‏0.5X + مسار أمامي 1X + إضاءة محورية. المدى الفعال 0.35–2.25× يغطي 0.71–1.77×؛ ومسافة العمل 87 مم داخل نطاق 80–100 مم. القيد: التخفيض الخلفي 0.5X يُنصف الفتحة العددية في جهة الصورة، فيتضاعف تقريبًا حدّ الدقة الحيودي على جهة الجسم مقارنة بالمسار الأصلي 1X (≈ 8–11 ميكرومتر، تقدير محسوب)؛ وعمق الميدان عند مجال 4 مم ≈ 0.13 مم. يناسب عيوب فئة 10 ميكرومتر والمشاريع الحساسة للتكلفة.

التكوين ب — جودة أعلى: عدسة PMS-LZL-12100 ‏(0.58×–7.5×، نسبة تكبير 12.5:1، تصميم تليسنتري، مسافة عمل 77.4 ± 2 مم) + محول TV ‏1X دون تخفيض أمامي. الدقة وفق ورقة المواصفات: 7.8 ميكرومتر عند 1.0× و≈ 5.6 ميكرومتر عند 1.5–1.8× (استقراء)؛ وعمق الميدان عند 4 مم ≈ 0.3 مم. القيد: مسافة العمل 77.4 ± 2 مم أقل من الحد الأدنى المطلوب 80 مم — يجب التحقق من فضاء التركيب؛ وإن كان 80 مم حدًا صارمًا فعدسة أمامية 0.75X تُطيل المسافة (القيمة الناتجة تُؤكد مع POMEAS). تُفضَّل عند تأكيد متطلب 5 ميكرومتر.

مسار TV الأصلي 1X المتطابق جيدًا يُفضَّل عمومًا للفحص عالي الدقة حين يمكن تحقيق مجال الرؤية المطلوب بعدسة أمامية مطابقة. محولات TV ‏0.5X رديئة أو صغيرة القطر قد تسبب انخفاض كثافة أخذ العينات وتدهور حواف الصورة وزيادة الزغالب وانخفاض التباين؛ أما المحول عالي الجودة المتطابق فيعمل بشكل طبيعي في أنظمة الرؤية الآلية.

محول TV مقابل العدسة الأمامية

يعمل محول TV على جهة الكاميرا (الصورة): يعيد قياس الصورة الجاهزة على المستشعر. أما العدسة الأمامية فتعمل على جهة الجسم: تغيّر التكبير ومجال الرؤية ومسافة العمل للمجموعة الأمامية. الرمز نفسه «0.5×» يصف عمليتين فيزيائيتين مختلفتين ولا يُعتبر الجزءان قابلين للتبادل.

الإضاءة

أسطح الرقائق مستوية وعاكسة مرآتيًا. الإضاءة المحورية تنير على امتداد المحور البصري: المناطق المستوية تعيد الضوء إلى العدسة فتبدو فاتحة، بينما الخدوش والتنقّر والحواف المتقشرة تبعثر الضوء جانبيًا فتبدو داكنة — وهو التباين المطلوب لهذه العيوب. الإصدارات المحورية للعدستين تتضمن مقسّمًا للضوء مدمجًا.

الخلاصة الهندسية

الأسئلة الشائعة

كيف يُحسب التكبير من مجال الرؤية؟ اقسم بُعد المستشعر على مجال الرؤية المطلوب؛ وللمجال المربع استخدم الضلع القصير: β = 7.07 ÷ 4 = 1.77×. احسب هذا قبل مقارنة نطاقات التكبير الاسمية.

هل تستطيع كاميرا 5 ميغابكسل كشف عيب 5 ميكرومتر؟ يعتمد على مجال الرؤية: عند 4 مم يشغل ≈ 2.6–3 بكسلات (على الحد)، وعند 10 مم ≈ بكسل واحد (غير موثوق). أخذ العينات شرط لازم لا كافٍ؛ يلزم أيضًا الدقة البصرية والتباين واستقرار التركيز.

هل يخفّض محول TV ‏0.5X جودة الصورة؟ يُنصف الفتحة العددية في جهة الصورة، فيتضاعف تقريبًا حدّ الدقة الحيودي على جهة الجسم مقارنة بالمسار الأصلي 1X لنفس المجال. يجب التحقق على مقعد الاختبار حين يكون الهدف 5 ميكرومتر.

ما الفرق بين محول TV والعدسة الأمامية؟ محول TV يعمل في جهة الصورة؛ والعدسة الأمامية في جهة الجسم (تكبير ومجال ومسافة عمل). الرمز نفسه «0.5×» يصف عمليتين مختلفتين.

لماذا تُستخدم الإضاءة المحورية لفحص الرقائق؟ الأسطح المستوية العاكسة تعيد الضوء إلى العدسة فتبدو فاتحة، والعيوب تبعث الضوء فتبدو داكنة — وهو تباين الحقل الفاتح اللازم لكشف عيوب الأسطح.