Как корпус зума 12.5X плюс вспомогательный объектив 0.25X дают около 300 мм отступа и образуют зум-объектив с большим рабочим расстоянием — и почему предел поля зрения задаёт сенсор.
Два вопроса решают, подходит ли конфигурация на 297 мм. Может ли машина подвести объектив к детали? Это клиренс, он измеряется в миллиметрах воздуха. Сможет ли оптика разрешить требуемое? Это дискретизация, и чем дальше назад, тем она труднее.
Голый корпус 12.5X даёт 77.4 ± 2 мм. Объектив 0.5X выводит его на 155 мм. Когда ячейке нужен именно зум-объектив с большим рабочим расстоянием, объектив 0.25X возвращает тот же корпус на 297 мм — ближайшее каталожное значение к круглым 300 мм.
Этот отступ не даёт оптического преимущества. Он даёт возможность вообще получить изображение:
Качества изображения в этом списке нет. Схема на 297 мм не резче схемы на 155 мм — это та же цепочка, отодвинутая назад, а счёт за это предъявляется ниже.
297 мм даёт одна комбинация: корпус PMS-LZL-12101 с вспомогательным объективом 0.25X (SKU 752025). Корпус задаёт увеличение, разрешение и совместимость с сенсором; объектив задаёт рабочее расстояние.
Опубликованные данные 12.5X: 0.58X–7.5X; рабочее расстояние 77.4 ± 2 мм без насадки; сенсор размером до 2/3 дюйма; разрешение 13 µm при 0.58X, улучшается до 3.05 µm начиная с 4.5X; числовая апертура 0.025–0.11; ТВ-дисторсия до 0.001%.
А теперь правило, которое застаёт людей врасплох. С установленным объективом рабочее расстояние жёстко зафиксировано на 297 мм. Зум меняет увеличение и поле. ТВ-тубус меняет увеличение и поле. Ни то, ни другое не сдвигает отступ. В цепочке A-класса объектив — единственная ручка рабочего расстояния.
Значения ниже рассчитаны как 0.58X–7.5X × 0.25X × коэффициент ТВ-тубуса, где горизонтальное поле зрения = ширина сенсора ÷ эффективное увеличение на 8.8 × 6.6 мм; 297 мм — опубликованное рабочее расстояние.
| ТВ-тубус | Эффективное увеличение (рассчитано) | Горизонтальное поле зрения (рассчитано) | Вертикальное поле зрения (рассчитано) | WD |
|---|---|---|---|---|
| 0.5X | 0.0725X–0.9375X | 121.4 → 9.4 mm | 91.0 → 7.0 mm | 297 mm |
| 1X | 0.145X–1.875X | 60.7 → 4.7 mm | 45.5 → 3.5 mm | 297 mm |
| 2X | 0.29X–3.75X | 30.3 → 2.3 mm | 22.8 → 1.8 mm | 297 mm |
ТВ-тубус — это рычаг 4× по полю зрения при нулевых затратах на отступ: самая дешёвая регулировка в этой схеме и та, которую чаще всего выбирают последней. Предыстория: что меняет вспомогательный объектив и чего он не трогает.
Самый широкий вариант — объектив 0.25X плюс ТВ-тубус 0.5X: при минимальном эффективном увеличении 0.0725X ширина сенсора 8.8 мм превращается в 121.4 мм, а высота — в 91.0 мм (рассчитано). При полном зуме набор сужается до 9.4 × 7.0 мм (рассчитано).
Эти 121.4 мм создаёт не отступ. Это три аппаратных ограничения — зум 0.58X, объектив 0.25X, ТВ-тубус 0.5X — применённые к сенсору 8.8 мм. Увеличьте отступ другой фронтальной оптикой, и предел не сдвинется, потому что расстояние в уравнение не входит: поле зрения = ширина сенсора ÷ эффективное увеличение.
Поэтому требование покрытия 200 мм на 300 мм здесь выполнить нельзя: арифметический предел — 121.4 мм (рассчитано). Правила, стоящие за этим пределом, разобраны в подробном разборе правила круга изображения.
Одно предупреждение по семейству: коэффициент 0.25X даёт 297 мм не на каждом корпусе — в таблице для 6.5X/K указано 240 мм. Значение 297 мм относится только к 12.5X, поэтому корпус и объектив указывайте вместе.
Уменьшающий объектив — это компромисс, а не апгрейд.
Дискретизация. Объектив 0.25X делит эффективное увеличение на четыре, поэтому заданная деталь попадает на вчетверо меньшее число пикселей сенсора в каждом направлении. Опубликованное разрешение 12.5X масштабируется так же, поскольку оно задано со стороны объекта (рассчитано).
| Объектив | WD | Предел со стороны объекта при минимальном зуме (рассчитано) | Предел со стороны объекта при максимальном зуме (рассчитано) |
|---|---|---|---|
| 0.25X | 297 mm | приблизительно 52 µm | приблизительно 12.2 µm |
| 0.5X | 155 mm | приблизительно 26 µm | приблизительно 6.1 µm |
| 0.75X | 93 mm | приблизительно 17.3 µm | приблизительно 4.1 µm |
При минимальном зуме объектив 0.25X сдвигает предел дискретизации со стороны объекта с 13 µm до приблизительно 52 µm (рассчитано). Строки таблицы — это та же арифметика, применённая по уровням: опубликованное разрешение корпуса — 13 µm при 0.58X, 3.05 µm с 4.5X — делится на коэффициент объектива. Реальная видимость дефектов зависит также от освещения, контраста и дискретизации пикселей. Задачу, где нужны детали 20 µm с запасом, не стоит планировать на этом маршруте при минимальном зуме.
Яркость. Фронтальная оптика 0.25X собирает свет в более узком угле, чем голый передний торец, поэтому на единицу площади сенсора попадает меньше света, хотя поле стало шире. Заложите больше освещения, чем требовал голый корпус, и будьте готовы к более длинной выдержке в ущерб производительности. См. как яркость меняется с увеличением.
Глубина резкости. POMEAS не публикует глубину резкости для комбинаций с объективами, а значение для корпуса не переносится — для 12.5X оно вообще не публикуется по увеличениям. Подтвердите её для вашего конкретного набора: рабочее расстояние против глубины резкости, улучшение глубины резкости в реальной ячейке.
Три объектива, три отступа, один корпус. Уровень выбирайте по имеющемуся клиренсу, а не по желаемому полю — поле задаст ТВ-тубус позже. Поля рассчитаны при ТВ-тубусе 1X на 2/3 дюйма; рабочие расстояния опубликованы.
| Уровень | Объектив | WD | Эффективное увеличение при ТВ-тубусе 1X (рассчитано) | Горизонтальное поле при ТВ-тубусе 1X (рассчитано) | Типичная причина выбора |
|---|---|---|---|---|---|
| Длинный | 0.25X | 297 mm | 0.145X–1.875X | 60.7 → 4.7 mm | клиренс, нагрев, движущиеся части, крупная оснастка |
| Средний | 0.5X | 155 mm | 0.29X–3.75X | 30.3 → 2.3 mm | баланс клиренса и разрешения |
| Короткий | 0.75X | 93 mm | 0.435X–5.625X | 20.2 → 1.6 mm | компактная ячейка, лучшая дискретизация |
Две вещи, которые таблица скрывает. Шаг от 0.25X к 0.5X удваивает увеличение и вдвое сокращает поле в любом положении зума. И каждый уровень сохраняет один и тот же ход зума, поэтому диапазон только смещается и никогда не меняет форму.
Правило, которое экономит деньги: если ваш клиренс 160 мм, не покупайте 297 мм «на всякий случай». Больший отступ — не более безопасный объектив: он стоит дискретизации и яркости и покупает только воздух. Средний уровень разобран в конфигурациях с рабочим расстоянием 155 мм.
Люди предполагают, что объектив 0.25X убивает диапазон зума. Это не так. Он сдвигает диапазон вниз в четыре раза и оставляет ход неизменным: 0.58X–7.5X становится 0.145X–1.875X — тот же интервал при четверти размера (рассчитано).
Это особенно важно на 300 мм, потому что зум остаётся доступным: начните с широкого поля, чтобы найти деталь, приблизьтесь, чтобы прочитать маркировку или проверить шов, и при этом не двигайте камеру.
Задайте диапазон ТВ-тубусом. Тубус 0.5X даёт 0.0725X–0.9375X и 121.4 → 9.4 мм для сканирования больших площадей. Тубус 1X даёт 0.145X–1.875X и 60.7 → 4.7 мм как вариант по умолчанию. Тубус 2X даёт 0.29X–3.75X и 30.3 → 2.3 мм, когда детали важнее площади (рассчитано, 2/3 дюйма). Целевое поле 30 мм сохраняет большой отступ только на маршруте 2X — сравнение в конфигурациях с полем зрения 30 мм.
Тубус 2X при этом не покупает разрешение: он увеличивает поле, дискретизация которого уже задана объективом.
Если 121.4 мм недостаточно широко, инстинкт подсказывает взять сенсор побольше: 1 дюйм — это 12.8 × 9.6 мм, около 176.6 мм поля при 0.0725X (рассчитано). Эти 176.6 мм поля собрать нельзя — корпус 12.5X принимает сенсоры только до 2/3 дюйма, а сенсор 1 дюйм даёт виньетирование.
Итак, предел поля зрения при 297 мм задаёт круг изображения — круг света, который объектив проецирует на сенсор, — а не расстояние.
| Сенсор | Активная область | Горизонтальное поле при 0.0725X (рассчитано) | Применим с корпусом 12.5X? |
|---|---|---|---|
| 1/1.8 дюйма | 7.2 × 5.4 mm | приблизительно 99.3 mm | да, но поле меньше |
| 2/3 дюйма | 8.8 × 6.6 mm | 121.4 mm | да — это максимум |
| 1 дюйм | 12.8 × 9.6 mm | приблизительно 176.6 mm | нет — виньетирование |
| 4/3 дюйма | 17.3 × 13.0 mm | приблизительно 238.6 mm | нет — виньетирование |
Апгрейд камеры здесь делает картинку хуже. Сенсор 1 дюйм добавляет тёмные углы, а не поле, и именно в углах находится ваша деталь. Правила — в согласовании сенсора камеры и круга изображения, режим отказа — в виньетировании в углах при малом увеличении. Если покрытие 1 дюйм обязательно, ответ — корпус, построенный под него, и 297 мм выпадает из схемы — см. руководство по конфигурации.
297 мм — не значение по умолчанию. Эти типы процессов показывают, где причина сохраняется.
Где это неверно: дефекты на предельных значениях из таблицы дискретизации и ячейки, которые действительно имеют глубину 150 мм. Конфигурация на 297 мм решает клиренс, а не разрешение. Для микронных деталей маршрут — набор с большим увеличением на объективах APO, разобранный в зум-объективах с металлографическими объективами APO.
Следующий шаг: проверьте спецификацию зум-объектива LZL-12101 12.5X с непрерывным зумом, затем отправьте компании POMEAS ваш клиренс, формат сенсора и наименьший дефект.
Корпус 12.5X с непрерывным зумом и вспомогательный объектив 0.25X: опубликованное рабочее расстояние для такой комбинации — 297 мм, ближайшее каталожное значение к 300 мм. Ни один голый корпус зума сам по себе не достигает 300 мм.
Сложите наименьший коэффициент объектива с наименьшим коэффициентом ТВ-тубуса. Объектив 0.25X плюс ТВ-тубус 0.5X дают минимальное эффективное увеличение 0.0725X и горизонтальное поле 121.4 мм на сенсоре 2/3 дюйма, рассчитанное из ширины сенсора 8.8 мм.
Он делит эффективное увеличение на четыре в любом положении зума и вчетверо расширяет поле, фиксируя рабочее расстояние на 297 мм. Шаг дискретизации со стороны объекта тоже растёт вчетверо, поэтому та же деталь изображается грубее, чем на 155 мм.
Потому что корпус 12.5X принимает сенсоры только до 2/3 дюйма. Для сенсора 1 дюйм расчёт дал бы около 176.6 мм поля при 0.0725X, но его углы выходят за круг изображения и виньетируются, поэтому эту дополнительную ширину использовать нельзя.
Да, когда отступ — реальное ограничение. Горячие детали, движущиеся полотна, сборки под напряжением и ячейки с защитным окном — классические причины отойти на 297 мм. Если деталь небольшая и неподвижная, 155 мм обычно дают лучшую дискретизацию.
Дискретизацию со стороны объекта, яркость изображения и запас по полю зрения. При минимальном зуме предел со стороны объекта сдвигается с 13 µm до приблизительно 52 µm (рассчитано), а уменьшенная апертура требует больше освещения, чем нужно голому корпусу.
См. также: коаксиальный корпус зума LZL-12101
Введите свой адрес электронной почты, чтобы получать свежие новости и эксклюзивные обновления от Pomeas. Оставайтесь на связи с Pomeas и будьте в курсе новейших оптических решений.