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Jun 08, 2023

De nouveaux capteurs et applications de vision industrielle stimulent les progrès de l’optique

Toutes les images Source : A3 Avant qu'une caméra puisse capturer l'image d'un objet, l'objectif doit collecter la lumière diffusée par l'objet et la répartir correctement sur la zone active du capteur. C'est un

Toutes les images Source : A3

Avant qu'un appareil photo puisse capturer l'image d'un objet, l'objectif doit collecter la lumière diffusée par l'objet et la répartir correctement sur la zone active du capteur. C'est l'une des raisons pour lesquelles les capteurs de caméra et les nouvelles applications de vision industrielle ont tendance à générer des progrès parallèles dans le domaine de l'optique, et les fournisseurs d'optique doivent continuellement évoluer à mesure que les technologies de vision industrielle progressent.

"Nous constatons régulièrement que les applications de vision industrielle atteignent des résolutions plus élevées", déclare Nick Sischka, récemment promu directeur du développement de produits d'imagerie chez Edmund Optics. "Nous avons cessé de remarquer que les pixels diminuaient considérablement et que la taille des capteurs augmentait."

Alors que des sociétés comme Gpixel et Sony continuent de lancer des capteurs toujours plus grands (par exemple 152 MP), le défi pour les fournisseurs d'optiques est de suivre le rythme. Ces objectifs seront assez grands – plus grands que les objectifs plein format généralement utilisés en photographie – et jusqu’à ce que de nouveaux soient développés, un objectif photographique moyen format pourrait être la meilleure option.

"Des objectifs destinés aux très grands capteurs de diagonale de 60,6 mm offrant une résolution supérieure à 150 MP doivent être développés", déclare Mark Peterson, cofondateur et vice-président de la technologie avancée de Theia Technologies. "Malheureusement, le coût de développement, la grande taille de l'objectif et le faible volume initial maintiendront ces objectifs à un prix élevé."

Jason Baechler, président de MORITEX North America Inc., est du même avis. "Lors de la conception d'optiques pour des capteurs de plus en plus grands, plusieurs défis existent, surtout si les tailles/pas de pixels sont assez petits", explique-t-il. « Les deux principaux défis consistent à contrôler la taille et le coût des objectifs/optiques à aligner sur les caméras utilisant de tels nouveaux capteurs. Au-delà du simple défi consistant à gérer tous les capteurs de caméra, ces deux facteurs augmentent la nécessité de faire des compromis en matière d'optique. et conceptions mécaniques.

Pour les objectifs bi-télécentriques, MORITEX conçoit les objectifs frontal/objectif pour correspondre au champ de vision maximum avec une résolution ciblée. Cette partie avant de l'objectif peut alors convenir à une large gamme de formats de capteurs d'image, ce qui minimise la variation des composants au sein de sa gamme et optimise le coût des composants d'objectif télécentriques les plus coûteux. La partie de la lentille arrière (côté image) varie cependant en fonction du format de l'image et le résultat est que la longueur n'est pas toujours optimisée.

Pour cette raison, note Baechler, "nous proposons toujours des objectifs télécentriques côté objet de différents formats pour les applications nécessitant un espace plus restreint". Cependant, ces objectifs (MORITEX MML) ne peuvent être utilisés qu'avec un format de capteur spécifique ou plus petit, en supposant que la taille de monture soit la même. Pour l'automatisation industrielle et d'autres objectifs à focale fixe non télécentriques (pour lesquels certains objectifs de grande taille ou de forte puissance n'influencent pas le coût), les compromis augmentent avec la polyvalence et la compétitivité des coûts des produits.

En minimisant le nombre d'éléments dans un objectif et en simplifiant les systèmes opto-mécaniques pour le réglage de la distance de travail (WD), de l'ouverture et de la mise au point, un objectif peut être conçu pour une plage de distance de travail et/ou une taille d'ouverture limitée. Une autre façon d’aborder ce problème consiste à concevoir des produits couvrant une certaine gamme de formats de capteurs et à proposer des adaptateurs de monture adaptés à différentes caméras.

"Cette approche présente l'avantage d'une résolution améliorée car le format d'image du capteur devient plus petit par rapport au format d'image maximum de l'objectif", explique Baechler. "En conséquence, un objectif conçu pour une diagonale d'image (ou ligne) de 62 mm et des pixels de 5 µm pourrait correspondre à un capteur avec des pixels de 3 µm et une diagonale de 43,5 mm."

En réponse à la diffusion croissante de capteurs plus grands, Navitar Inc. a également développé des optiques optimisées pour une utilisation avec les plus grands formats de caméra. Un nouveau produit convient aux applications industrielles haut de gamme telles que l'inspection des plaquettes de semi-conducteurs, l'inspection FPD et les MEMS, ainsi qu'aux sciences de la vie et aux applications biomédicales telles que les expériences multi-puits et l'imagerie cellulaire.

Jeremy Goldstein, propriétaire et PDG de Navitar, note que les nouvelles optiques permettant de tirer parti des caméras plus grand format « permettent à Navitar de fournir à ses clients des champs de vision plus larges, afin que le client puisse voir davantage d'objets à la fois. Cela augmente le traitement. le débit et la rapidité de la collecte des données, ce qui est extrêmement important pour toutes les industries, tant industrielles que médicales.