Парфокальность и центрирование зум-объектива: полевая процедура

Две механические регулировки определяют, пригоден ли непрерывный зум-объектив в автоматизированной инспекционной ячейке: парфокальность (изображение остаётся в фокусе при любом увеличении) и центрирование (оптическая ось совмещается с центром матрицы камеры). Они независимы, выполняются вручную с помощью шестигранного ключа, и порядок должен быть именно таким: сначала парфокальность, затем центрирование. Выполнение в обратном порядке разрушает результат парфокальности, поскольку центрирование достигается ослаблением и затяжкой тех самых винтов C-mount, которые фиксируют предметное расстояние.

Эта процедура — полевая версия метода регулировки производителя. Ей нужны живое изображение камеры с наложением перекрестия, калибровочная мишень с нанесённой сеткой шагом 0.01 mm и небольшой шестигранный ключ. Никакого ПО, приспособлений и специального инструмента не требуется.

Ключевые факты вкратце

Что на самом деле означает парфокальность

Парфокальность означает, что предметное расстояние остаётся неизменным при зуммировании объектива: изображение должно оставаться в фокусе при любом увеличении — от минимального до максимального конца диапазона.

В непрерывном зум-объективе несколько подвижных групп линз компенсируют друг друга. Механические и сборочные допуски заставляют реальную плоскость изображения слегка смещаться относительно расчётной, что проявляется как «мягкое» изображение на каком-то одном увеличении. Механическая регулировка парфокальности устраняет это смещение.

Именно здесь большинство ошибается. Парфокальность — это не «сделать объектив резким». Это устранение дрейфа плоскости изображения по всему диапазону зума. Объектив, кажущийся резким при одном увеличении, не стал парфокальным — он просто сфокусирован.

Парфокальность: пятишаговая процедура

Принятие решения о переходе к центрированию

Parfocality complete
  |
  +-- Centering needed? -- No --> tighten focus-ring screws AND C-mount screws -> done
  |
  +-- Centering needed? -- Yes -> tighten focus-ring screws ONLY,
                                  leave C-mount screws loose -> continue to centering

Что на самом деле означает центрирование

Центральная линия пучка, идущего от объектива к камере, должна совпадать с центральной линией матрицы камеры. На практике этого нет, поскольку матрица не идеально центрирована в корпусе камеры, а пучок не идеально центрирован в корпусе объектива. Регулировка C-mount и есть то, что выводит пучок на центр матрицы.

Механически C-mount удерживается тремя винтами. Затяжка и ослабление разных сторон слегка наклоняет плоскость крепления, что смещает проекцию центра пучка на матрице. Иными словами, центрирование компенсирует погрешность оптической оси управляемым механическим наклоном.

Поэтому центрирование совмещает ось объектива с матрицей именно этого экземпляра камеры. Сменили камеру — центрируйте заново.

Центрирование: пятишаговая процедура

Применение правила «ослабьте сторону, в которую ушло смещение»

Суть логики: ослабление винта приподнимает посадочную плоскость с этой стороны, поэтому пучок смещается в ту же сторону и опорная точка возвращается в центр.

Полезный приём производителя: не затягивайте три винта C-mount сразу намертво за один проход. Полная затяжка блокирует оставшийся ход регулировки, и придётся начинать заново. Подтягивайте их понемногу, проверяя перекрестие после каждого.

Критерии прохода и число итераций

Распространённые проблемы и их реальные причины

Парфокальность не держится — объектив снова «плывет» после цикла зума

Четыре причины, по убыванию вероятности:

1. Недостаточно итераций. Один проход часто не сходится. Норма — два.
2. Порядок был нарушен. Если сначала выполнили центрирование или чередовали операции, ослабление C-mount нарушило предметное расстояние, и работа по парфокальности была сведена на нет.
3. Винты кольца фокуса не были зафиксированы, либо при затяжке кольцо сместилось. Затяжка винта может слегка сдвинуть кольцо. Проверяйте изображение после фиксации, а не до неё.
4. Объектив — моторизованная модель, которая не была возвращена в исходное положение. Сначала верните его в исходное положение, чтобы был известен механический репер, затем регулируйте.

Действительно ли нужна калибровочная мишень?

Настоятельно рекомендуется. Критерий — отклонение 0.01 mm, а напечатанные символы или произвольная сцена просто не позволяют судить на таком масштабе. Мишень с чёрными линиями сетки 0.01 mm или тоньше даёт ту опору, которую предполагает метод.

Я сменил камеру — нужно ли повторять?

Центрирование — да, повторите. Центрирование совмещает ось объектива с конкретным положением матрицы, а посадочные смещения матрицы различаются между корпусами камер. Парфокальность — свойство самого объектива и обычно переживает смену камеры, но повторно проверьте её после любого механического вмешательства.

Это автофокус?

Нет. Это полностью механическая, ручная процедура, которую выполняет техник с шестигранным ключом. Моторизованные зум-объективы POMEAS обеспечивают моторизованный зум и моторизованную доводку фокуса; в них нет алгоритма оценки резкости и автоматического поиска фокуса. Точную границу возможностей см. в разборе программируемой оптики.

Парфокальность и центрирование — это одно и то же?

Нет, и они действуют по ортогональным осям. Парфокальность устраняет дрейф фокуса вдоль оптической оси (Z) при изменении увеличения. Центрирование устраняет боковое смещение (X/Y) между оптической осью и центром матрицы. Исправление одного никак не помогает другому — именно поэтому предписаны оба.

Полевой протокол регулировки

Скопируйте эту таблицу в журнал оборудования. Запись числа итераций и конечного состояния позволит позднее диагностировать дрейф.

Полезные материалы

• Почему изображение смещается после изменения увеличения — оптика, стоящая за устраняемым вами дрейфом
• Расчёт поля зрения зум-объектива — определение покрытия при каждом увеличении
• Справочник последовательных команд RS-232 — возврат объектива в исходное положение перед регулировкой
• Что такое моторизованный зум-объектив?

Похожие продукты

• PMS-LZL-12101D — 12.5X коаксиальный промышленный зум-объектив
• PMS-LZG-63104-A — 6.5X моторизованный зум-объектив с рельсовым приводом
• Зум-объектив 6.5X с тонкой доводкой фокуса 3 mm (0.7X–4.5X, 2/3")
• Непрерывный зум-объектив 6.5X с 12 mm моторизованной тонкой доводкой фокуса (WD 87 mm)