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工业之眼:远心镜头如何为精准成像保驾护航

时间:2025-07-10 来源:新特光电 访问量:0

在机器视觉、精密测量和半导体检测领域,一个微小的畸变或角度误差可能导致整个系统的失效。这时,远心镜头(Telecentric Lens)便成为确保成像一致性和测量精度的关键利器。Sill Optics推出的T120/0.30(S5LPJ1794系列)与T150/0.45(S5LPJ6194系列)镜头,以其物方远心设计(Object-Sided Telecentric)和卓越性能,成为工业精准成像的可靠保障。

一、核心优势:为何远心设计无可替代?

远心镜头的核心价值在于其独特的光路设计:

1.消除透视误差: 传统镜头成像时,物体离镜头越远显得越小(近大远小)。而物方远心镜头确保只有与光轴近乎平行的光线进入镜头(最大远心误差仅0.007°-0.014°)。无论物体在景深内如何移动,其在图像中的尺寸保持恒定。

2.无视深度变化: 对于厚度不一或表面不平整的物体(如芯片、精密零件),远心镜头能提供边缘清晰、尺寸一致的图像,极大提升测量和缺陷检测的准确性。

3.低畸变控制: 两款系列镜头最大畸变控制在0.43%(T120)和0.67%(T150)以内,确保图像几何保真度,是尺寸测量的基础。

二、型号解析:T120/0.30 vs T150/0.45 如何选?

两款镜头虽同为物方远心,但参数差异决定了其应用场景:

关键参数S5LPJ1794 (T120/0.30)S5LPJ6194 (T150/0.45)应用影响
放大倍率 (Mag.)0.31x (±5%)0.45x (±5%)T150放大更大,更适细节检测
工作距离 (WD)284 mm (±2%)180 mm (±2%)T120空间需求更大,T150更紧凑
最大视场 (Object Size)74.2 x 74.2 mm51.1 x 51.1 mmT120覆盖更大视野,T150视场更小
推荐数值孔径 (NA)0.0190.028T150光通量更高,成像更亮
远心误差 (Max.)0.007°0.014°T120角度控制精度略优

选型指南:

  • 需要大视野、较长工作距离? 选T120/0.30 (S5LPJ1794)。例如大型PCB板整体定位、机械臂抓取大尺寸工件。

  • 追求更高分辨率、紧凑空间? 选T150/0.45 (S5LPJ6194)。例如半导体晶圆缺陷检测、微小零件尺寸测量。

远心镜头

三、卡口选择:F-Mount 还是 M42?不只是螺丝区别

两种接口版本(FMO = F-Mount, M42 = M42×1螺口)的核心光学参数完全一致,关键区别在于机械接口:

1.法兰后距 (Flange Back Distance):

  • F-Mount: 46.50 mm (标准工业相机接口,如Basler, FLIR)。

  • M42: 12.00 mm (经典摄影镜头螺纹口,需接圈适配)。

2.工程考量:

  • F-Mount: 集成度高,锁紧稳固,抗震性好,适合高速动态检测环境。

  • M42: 灵活性高,可通过不同厚度接圈微调后焦,成本可能更低,适合静态或预算敏感场景。

四、性能深挖:从数据看成像实力

1.宽光谱覆盖 (400-900 nm): 设计波长450-700 nm(可见光),但特别备注支持800-900 nm近红外波段(工作距离需微调至289.3mm/182.7mm),适用于

红外照明或需要穿透特定材料的场景。

2.MTF (调制传递函数) 表现: 数据表提供了486nm波长下不同视场位置的MTF曲线。

  • T120镜头在53mm视场高、低频区均保持较高对比度(>0.6 @60 lp/mm),中心视场更优。

  • T150镜头在36mm视场表现稳定,表明在较大视场内能保持较好的细节分辨能力,满足高精度需求。

3.可变光圈 (Manual Iris): 手动调节光圈控制进光量和景深,适应不同光照条件和检测需求。

五、应用场景:远心镜头施展拳脚的战场

1.精密尺寸测量: 手机零部件、精密轴承、连接器引脚间距测量(依赖低畸变、无视差)。

2.表面缺陷检测: LCD屏坏点、玻璃划痕、金属表面凹坑(依赖高分辨率、均匀照明)。

3.自动化定位引导: 机器人抓取芯片、SMT贴片定位(依赖大景深、稳定成像)。

4.半导体与电子: 晶圆对准、BGA焊球检测、PCB板通孔质量(依赖高放大率、近红外能力)。

5.生物医学: 微流控芯片分析、药片分拣(依赖无透视变形)。

六、选型与使用建议

1.明确核心需求: 视野大小、工作距离限制、精度要求(分辨率/畸变)、工作波长。

2.匹配传感器: 数据表提供了不同靶面尺寸(1.5", 28.2mm, 32.6mm)对应的最大物方视场,确保镜头覆盖您的相机芯片。

3.接口与配件: 根据相机接口选择F或M42版本,标配SSSET0020安装架确保稳固。

4.光照与光圈: 利用可变光圈优化景深和亮度,搭配合适的远心光源(如平行背光)发挥最佳效果。

5.红外应用注意: 若使用800-900nm波段,需按备注调整工作距离并进行对焦校准。

精准世界的标尺

Sill Optics的T120与T150远心镜头系列,凭借其严格的物方远心设计、可控的低畸变、宽光谱适应性以及灵活的接口选择,为工业自动化和科学研究的精准成像树立了可靠标杆。它们不仅是捕捉图像的“眼睛”,更是衡量真实物理世界的精密“标尺”。在追求微米级精度的赛道上,选择合适的远心镜头,意味着为整个视觉系统的稳定与可靠奠定了基石。当生产线上的零件以毫秒速度通过,当显微镜下的微观结构需要精确量化,正是这些精密的光学器件,默默守护着工业制造的“火眼金睛”。

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