Cámara de 1.1 de pulgada y lente telecéntrica: guía de emparejamiento
Respuesta directa: una cámara de 1.1 de pulgada tiene un área activa de aproximadamente 14,19 por 10,30 mm y una diagonal de unos 17,5 mm. La lente elegida debe declarar un círculo de imagen diámetro mayor o igual a esa diagonal más un margen; en la lente bi-telecéntrica de 1.1 de pulgada de POMEAS el círculo es de 18,4 mm, es decir unos 0,9 mm de margen. Si el círculo es menor que la diagonal, las esquinas se oscurecen y el campo útil deja de coincidir con el sensor.
Qué significa realmente 1.1 de pulgada y qué número decide
Los formatos de sensor son etiquetas heredadas de los tubos de vídeo, no dimensiones físicas. Un sensor de 1.1 de pulgada no mide 27,94 mm de ancho. Para la familia de sensores usada en visión artificial, el área activa de 1.1 de pulgada es de aproximadamente 14,19 por 10,30 mm.
La magnitud física que decide si una lente sirve es la diagonal, porque el círculo de imagen es redondo y el rectángulo del sensor tiene que caber dentro. Con la relación pitagórica, diagonal igual a la raíz de ancho al cuadrado más alto al cuadrado, las cifras quedan así:
Para esa diagonal, el PMS-10110CVP111T declara formato de 1,1 pulgadas con 1,00X y 110 mm de distancia de trabajo; si el sensor es mayor, el PMS-LTFM1-127 cubre formatos grandes en montura F a 1X.
| Formato | Área activa | Diagonal |
|---|
| 2/3" | 8,8 × 6,6 mm (o 8,4 × 7,1 mm según sensor) | ≈ 11,0 mm |
| 1" | 13,13 × 8,76 mm | ≈ 15,8 mm |
| 1.1" | 14,19 × 10,30 mm | ≈ 17,5 mm |
Las diagonales son cálculos geométricos, no valores de catálogo. El dato interesante es el salto: pasar de 1 pulgada a 1.1 de pulgada añade solo unos 1,7 mm de diagonal, pero cruza un umbral práctico, porque muchas lentes están diseñadas con un círculo de imagen nominal justo hasta 1 pulgada y no más. Ahí está la razón de que el razonamiento de si cabe 1 pulgada, entonces 1.1 debería ser casi igual falle en campo. Nótese además que el área activa de 2/3 de pulgada se publica con dos valores distintos según el sensor (8,8 por 6,6 mm y 8,4 por 7,1 mm); ambos dan la misma diagonal de 11,0 mm, así que la comprobación por diagonal no se ve afectada por esa diferencia.
Regla uno: círculo de imagen mayor o igual a la diagonal, nunca igualdad
La restricción dura es que el diámetro del círculo de imagen sea mayor o igual a la diagonal del sensor más un margen. El margen no es decoración: absorbe la tolerancia de fabricación entre lentes, la tolerancia de colocación del die dentro del cuerpo de cámara, la concentricidad de la rosca C y el hecho de que el círculo iluminado útil es algo menor que el nominal en el extremo del campo.
En la lente bi-telecéntrica de 1.1 de pulgada de POMEAS el círculo de imagen se especifica en 18,4 mm frente a una diagonal de 17,5 mm, un margen de aproximadamente 0,9 mm calculado. Ese margen está dimensionado a propósito para un sensor de 1.1 de pulgada y no toleraría un sensor de 4/3 de pulgada.
Si el círculo es menor que la diagonal, el fallo no es sutil: las esquinas de la imagen se oscurecen y, lo que importa más en metrología, el campo útil se convierte en un rectángulo redondeado que ya no coincide con el mapeo de coordenadas del sensor. Una lente que cubre 2/3 de pulgada recorta un sensor de 1.1 de pulgada a un marco efectivo de 2/3 de pulgada: se pagaron píxeles de 1.1 y se usan unos 11 mm de ellos.
Qué lentes admiten un sensor de 1.1 de pulgada y cuáles no
La tabla lista el formato máximo de sensor por modelo, que es la forma más rápida de evitar el error clásico de emparejar una cámara de 1.1 con una lente de 2/3.
| Modelo | Aumento | Distancia de trabajo | Sensor máx. | Resolución en el objeto | Profundidad de campo | Distorsión |
|---|
| PMS-10110CVP111T (bi-telecéntrica) | 1,0X | 110,00 mm | 1.1" / Φ18,4 mm | 5,37 a 13,42 µm | 0,66 a 1,60 mm | <0,05 a 0,1 % |
| PMS-LTCM037-150-P | 0,37X | 150 mm | 1.1" | 11,18 µm | 3,6 mm | 0,02 % |
| PMS-LTCM03-110-C | 0,3X | 110 mm | 2/3" | 11,18 µm | 4,44 mm | 0,01 % |
| PMS-LTCM1-110C | 1,0X | 110 mm | 2/3" | 7,46 µm | 0,89 mm | 0,02 % |
| PMS-LTC1-110C | 1,0X | 110 mm | 1/2" | 13,42 µm | 1,6 mm | 0,02 % |
| PMS-LTC1-65C | 1,0X | 65 mm | 1/2" | 10 µm | no declarada | 0,01 % |
| PMS-LTC1-200C | 1,0X | 200 mm | 1/1.8" | 22,37 µm | 2,67 mm | 0,02 % |
Hay que leer la tabla como un filtro de dos pasos: primero formato, después resolución. Solo las dos primeras filas sobreviven a un requisito de sensor de 1.1 de pulgada. Una lente de 2/3 como la PMS-LTCM1-110C puede parecer atractiva en resolución y precio, pero físicamente no cubre el sensor; y una de 1/2 o de 1/1.8 queda aún más lejos.
Campo de visión con una cámara de 1.1 de pulgada
Con el área activa de 14,19 por 10,30 mm, el campo a cada aumento es el área dividida por el aumento. Son cifras geométricas, no campos declarados por el fabricante.
| Aumento | Campo de visión |
|---|
| 0,37X | 38,35 × 27,84 mm |
| 1,0X | 14,19 × 10,30 mm |
La diferencia entre los dos modelos que cubren el formato es grande: 38,35 mm de ancho frente a 14,19 mm. No son alternativas del mismo proyecto, son dos escalas de trabajo distintas. El cálculo completo está en aumento, FOV y distancia de trabajo.
Montura y distancia focal de brida: la trampa mecánica
El formato decide la óptica; la montura decide si la pila mecánica es posible. Dominan dos familias de interfaz, y conviene manejarlas como definiciones estándar de industria, no como especificación de producto:
| Interfaz | Distancia focal de brida | Uso típico | Nota práctica |
|---|
| C-mount | 17,526 mm | La mayoría de cámaras de área de 1.1" | Pila de adaptadores fina; cada anillo extra cuesta distancia de brida y añade riesgo de viñeteo en el barril |
| F-mount | 46,5 mm | Cuerpos de mayor formato o alta resolución | Mayor distancia de brida deja sitio para adaptadores; se usa en modelos bi-telecéntricos F-mount |
La trampa es mecánica, no óptica. Una lente telecéntrica está diseñada para una distancia objeto-imagen fija; la lente de 1.0X para 1.1 de pulgada especifica una distancia imagen-objeto de 260,41 más menos 2 mm y un barril de 132,88 mm. Si se interpone un adaptador de C a F, un portafiltros o un anillo de extensión, se cambia la distancia imagen: el aumento se desplaza, la condición de telecentridad se degrada y la calibración de la semana pasada deja de ser válida.
La práctica correcta es elegir la lente cuya montura nativa coincida con la cámara, y tratar los adaptadores como último recurso, no como elemento estándar del montaje. Si el adaptador es inevitable, hay que repetir la comprobación de aumento y campo después de montarlo, y no arrastrar los números anteriores. La lógica de la calibración está en calibración en milímetros por píxel.
La prueba de sombreado en esquinas
Antes de aceptar un emparejamiento, conviene hacer una prueba concreta: iluminar un blanco uniforme, capturar con la lente enfocada a su distancia de trabajo nominal y medir el nivel medio en el centro y en las cuatro esquinas. Una caída moderada y simétrica es normal por el propio diseño; una caída fuerte y asimétrica indica círculo insuficiente o descentrado.
La prueba debe hacerse con la apertura de trabajo, porque cerrar diafragma reduce el viñeteo y puede enmascarar un círculo pequeño. Y debe hacerse con la cámara y la lente en la orientación final, no sobre la mesa: el descentrado de la rosca aparece justo cuando se aprieta.
Cuándo este formato es la elección correcta
Cuando se necesita campo amplio y resolución fina al mismo tiempo, el sensor grande es la vía barata: un sensor de 1.1 de pulgada con la lente de 0,37X da 38,35 por 27,84 mm, un campo que con 2/3 de pulgada exigiría un aumento menor y, con él, un frontal más grande y más caro. La relación entre campo, frontal y coste está en por qué una lente telecéntrica es grande y cara.
Y cuando el campo necesario es aún mayor que 38 mm, el problema deja de resolverse con formato y pasa a resolverse con arquitectura: dos estaciones o varias cámaras. Ese límite está desarrollado en campo de visión demasiado grande: alternativas.
Preguntas frecuentes
¿Cuánto mide realmente un sensor de 1.1 de pulgada?
Su área activa es de aproximadamente 14,19 por 10,30 mm, con una diagonal de unos 17,5 mm calculada por la relación pitagórica. La etiqueta de 1.1 de pulgada es una denominación heredada y no una medida física de 27,94 mm.
¿Qué círculo de imagen necesita una cámara de 1.1 de pulgada?
Al menos la diagonal del sensor, 17,5 mm, más un margen. La lente bi-telecéntrica de 1.1 de pulgada de POMEAS declara 18,4 mm, unos 0,9 mm de margen.
¿Se puede usar una lente de 1 pulgada con una cámara de 1.1 de pulgada?
No de forma fiable. La diagonal sube de 15,8 a 17,5 mm, y muchas lentes están dimensionadas justo hasta 1 pulgada. El resultado es viñeteo en las esquinas y un campo útil menor que el sensor.
¿Un adaptador de montura afecta a la medición?
Sí. Cambia la distancia imagen, con lo que el aumento se desplaza y la condición de telecentridad se degrada. Si es inevitable, hay que repetir la comprobación de aumento y campo y recalibrar.
Lecturas relacionadas
Para la geometría de fondo, sensor y círculo de imagen en lentes telecéntricas. Otros formatos: 2/3 de pulgada, 1 pulgada y 1/1.8 de pulgada. Para la decisión de lente, cómo elegir un objetivo telecéntrico.