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Exemple pratique de vision industrielle avec une caméra 5 MP au capteur 2/3", à une distance de travail de 80–100 mm, pour l'inspection de surfaces de puces.
Le grandissement se calcule à partir du capteur et du champ, avant de comparer les rapports de zoom nominaux : β = petit côté du capteur ÷ champ requis. Pour 10 × 10 mm : β = 7,07 ÷ 10 = 0,71× ; pour 4 × 4 mm : β = 7,07 ÷ 4 = 1,77× ; rapport de zoom requis ≈ 2,5:1. Les deux blocs de zoom couvrent nativement 0,71–1,77× ; l'adaptateur TV et la lentille frontale déterminent seulement la position de chaque champ dans la course du zoom.
Échantillonnage côté objet (calculé) : à 4 mm de champ, 4/2448 = 1,63 μm/px (H) et 4/2048 = 1,95 μm/px (V) ; à 10 mm, 4,09/4,88 μm/px. Un défaut de 5 μm occupe ≈ 2,6–3,1 px à 4 mm (limite) et ≈ 1 px à 10 mm (non fiable) ; un défaut de 10 μm ≈ 5–6 px à 4 mm (robuste) et ≈ 2 px à 10 mm (marginal).
Configuration A — économique : bloc zoom coaxial 6.5X (série PMS-LZ-63101, 0,7×–4,5×, DT 87 ± 2 mm) + adaptateur TV 0,5X + trajet frontal 1X + éclairage coaxial. Plage effective 0,35–2,25×, couvrant 0,71–1,77× ; la DT de 87 mm entre dans la fenêtre 80–100 mm. Limite : la réduction arrière 0,5X divise par deux la NA côté image, si bien que la résolution limite de diffraction côté objet double environ par rapport au trajet natif 1X (≈ 8–11 μm, estimation calculée) ; profondeur de champ à 4 mm ≈ 0,13 mm. Adaptée aux défauts de classe 10 μm et aux projets sensibles au coût.
Configuration B — qualité supérieure : LZL-12100 (0,58×–7,5×, zoom 12,5:1, optique télécentrique, DT 77,4 ± 2 mm) + adaptateur TV 1X sans réduction frontale. Résolution constructeur : 7,8 μm à 1,0× et ≈ 5,6 μm à 1,5–1,8× (interpolé) ; profondeur de champ à 4 mm ≈ 0,3 mm. Limite : DT 77,4 ± 2 mm, sous la borne basse de 80 mm — vérifier l'encombrement ; si 80 mm est une limite stricte, une lentille frontale 0,75X allonge la DT (valeur à confirmer). Préférée lorsque l'exigence de 5 μm est confirmée.
Un trajet TV natif 1X correctement apparié est généralement préféré pour l'inspection haute résolution lorsque le champ requis peut être atteint avec une lentille frontale adaptée. Les adaptateurs TV 0,5X de qualité médiocre ou de petit diamètre peuvent entraîner une perte de densité d'échantillonnage, une dégradation des bords, des aberrations supplémentaires et un contraste plus faible ; un adaptateur TV de qualité, correctement apparié, fonctionne aussi normalement en vision industrielle.
L'adaptateur TV agit côté caméra (image) : il remet à l'échelle l'image déjà formée sur le capteur. La lentille frontale agit côté objet : elle modifie le grandissement, le champ et la distance de travail du groupe avant. La même étiquette « 0,5× » décrit deux opérations physiquement différentes ; ces éléments ne sont pas interchangeables.
Les surfaces de puces sont planes et spéculaires. L'éclairage coaxial éclaire le long de l'axe optique : les zones planes renvoient la lumière vers l'objectif (champ clair) tandis que rayures, piqûres et éclats de bord la dispersent (champ sombre) — exactement le contraste requis pour ces défauts. Les versions coaxiales des deux blocs de zoom intègrent la lame séparatrice.
Pour une caméra 5 MP 2/3" (2448 × 2048) devant couvrir environ 10 × 10 mm à 4 × 4 mm de champ à 80–100 mm de DT, le grandissement requis se calcule à 0,71×–1,77× (rapport de zoom ≈ 2,5:1), couvert sans optique de réduction par les blocs 6.5X comme 12.5X.
Un défaut de 5 μm n'occupe que ≈ 1 pixel à la position de champ 10 mm : l'inspection de 5 μm impose donc de travailler à la position 4 mm, où le défaut occupe ≈ 3 pixels et reste proche de la limite optique du système.
Lorsque l'exigence de 5 μm est confirmée, le trajet TV natif 1X de la configuration B doit être préféré ; l'adaptateur TV 0,5X de la configuration A convient lorsque les défauts visés sont de classe 10 μm et que le coût décide. La DT et la profondeur de champ des deux configurations doivent être vérifiées sur banc réel avant validation.
Comment calculer le grandissement à partir du champ ? Divisez la dimension du capteur par le champ requis ; pour un champ carré, utilisez le petit côté : β = 7,07 ÷ 4 = 1,77×. Faites ce calcul avant de comparer les rapports de zoom nominaux.
Une caméra 5 MP peut-elle détecter un défaut de 5 μm ? Cela dépend du champ : à 4 mm, le défaut occupe ≈ 2,6–3 px (limite) ; à 10 mm ≈ 1 px (non fiable). L'échantillonnage est nécessaire mais pas suffisant : la résolution optique, le contraste et la mise au point doivent suivre.
Un adaptateur TV 0,5X dégrade-t-il l'image ? Il divise la NA côté image par deux, si bien que la résolution limite de diffraction côté objet double environ par rapport à un trajet natif 1X à champ égal. À vérifier sur banc lorsque la cible est 5 μm.
Différence entre adaptateur TV et lentille frontale ? L'adaptateur TV agit côté image ; la lentille frontale côté objet (grandissement, champ, DT). La même étiquette « 0,5× » décrit deux opérations différentes.
Pourquoi un éclairage coaxial pour les puces ? Les surfaces planes spéculaires renvoient la lumière vers l'objectif et apparaissent claires ; les défauts dispersent la lumière et apparaissent sombres — le contraste en champ clair nécessaire à la détection.
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