Lens Calculator

Points clés  Que calcule-t-il ?  Au-delà de la focale  Fonctionnement  Fonctionnalités  Périmètre  Applications  Support en optique  FAQ

Points clés

• Choix parmi plus de 190 objectifs entocentriques provenant de sept fabricants reconnus : Computar, Fujinon, Kowa, Optowl (anciennement Ricoh ou Pentax), Schneider-Kreuznach, Tamron et VICO imaging, avec de nouveaux modèles ajoutés en continu
  
  
• La distance de travail libre (FWD) est calculée depuis l'avant de l'objectif, avec la distance depuis le plan principal côté objet [OH] et la distance totale objet-image [OO']
  
  
• Les résultats reposent sur l'optique géométrique appliquée aux données optiques propres à chaque objectif, y compris le comportement des groupes optiques flottants (floating design) le cas échéant
  
  
• Spécification complète du système : profondeur de champ, diamètre du disque d'Airy, grossissement, angle de champ, indice d'ouverture maximal recommandé et fonction de transfert de modulation (MTF) que l'objectif doit atteindre
  
  
• Calcule les bagues allonges ou entretoises nécessaires lorsque la distance de travail requise est inférieure à la plus petite distance de réglage (MOD) de l'objectif
  
  
• Disponible pour les clients enregistrés via le portail client STEMMER IMAGING

Ce que calcule réellement un Lens Calculator

Un calculateur d'objectifs résout la relation entre quatre grandeurs qui ne peuvent pas être choisies indépendamment les unes des autres : la taille du capteur, le champ de vision, la distance de travail et la distance focale. En fixant trois d'entre elles, la quatrième en découle. Un outil qui modélise correctement cette relation tient également compte des propriétés optiques de l'objectif spécifique, car deux modèles ayant la même distance focale nominale peuvent se comporter différemment dans un montage réel.

Le Lens Calculator de STEMMER IMAGING part des besoins de l'application. Vous indiquez ce que l'inspection doit accomplir, et le calculateur identifie les modèles d'objectifs qui y répondent, puis indique le comportement réel du système obtenu.

La distance focale seule ne définit pas un montage

Une demande formulée comme « nous avons besoin d'un objectif de 12 mm » laisse des questions importantes sans réponse.

• Avec quel capteur l'objectif est-il utilisé, et son cercle image couvre-t-il la diagonale du capteur ?
• La distance de travail est-elle mesurée depuis l'avant de l'objectif ou depuis le plan du capteur ?
• La profondeur de champ est-elle suffisante pour une pièce dont la hauteur varie ?
• L'objectif offre-t-il une résolution suffisante pour la taille de pixel du capteur de la caméra ?

Ces caractéristiques ne sont pas propres à l'objectif seul, mais à l'ensemble du système caméra-objectif et de son application. La taille du capteur et la taille de pixel déterminent si l'objectif offre une couverture d'image et une résolution suffisantes ; un objectif conçu pour un capteur plus petit peut par exemple provoquer du vignettage sur un capteur plus grand. La profondeur de champ dépend elle aussi du montage, notamment du grossissement, de l'ouverture et du cercle de confusion accepté.

La distance de travail prête particulièrement à confusion. Pour certains utilisateurs, elle désigne la distance de travail libre entre l'avant mécanique de l'objectif et l'objet. Dans certaines applications, c'est toutefois la distance entre le plan du capteur et l'objet qui importe. De nombreux autres outils optiques ne calculent ni l'une ni l'autre, mais une distance depuis le plan principal côté objet. Ces valeurs peuvent différer de manière significative, et utiliser la mauvaise référence peut nécessiter une reconception mécanique après la livraison d'un objectif inadapté.

Le Lens Calculator rend explicites tous ces critères en une seule vue.

Vous configurez le montage en trois étapes. 

1. Choisissez un capteur d'image dans la liste ou saisissez un nombre de pixels et une taille de pixel personnalisés ; l'outil calcule les dimensions horizontale et verticale du capteur ainsi que le cercle image (c'est-à-dire la diagonale du capteur).
2. Définissez le champ de vision requis sur l'axe horizontal ; le calculateur retourne le champ de vision vertical et diagonal, ainsi que la résolution latérale en µm par pixel.
3. Saisissez la distance de travail souhaitée pour obtenir une distance focale recommandée, puis définissez une tolérance autour de cette distance focale afin que la liste d'objectifs se limite aux modèles adaptés.

La sélection d'un modèle fournit ensuite la spécification complète du système configuré :

• Distance de travail libre (FWD), mesurée depuis l'avant de l'objectif
• Distance depuis le plan principal côté objet [OH] et distance totale objet-image [OO']
• Profondeur de champ pour un cercle de confusion que vous pouvez définir vous-même
• Grossissement, angle de champ et diamètre du disque d'Airy
• Indice d'ouverture maximal recommandé avant que la diffraction ne limite le contraste
• La MTF que l'objectif doit atteindre sur l'ensemble du capteur
• Les bagues allonges ou entretoises nécessaires, le cas échéant (c'est-à-dire FWD < MOD)

Base de données d'objectifs indépendante des fabricants

La base de données regroupe plus de 190 modèles d'objectifs provenant de sept fabricants reconnus du portefeuille optique STEMMER IMAGING, et s'enrichit à mesure que de nouveaux modèles sont ajoutés et validés. N'étant liée à aucun fournisseur unique, la sélection proposée pour une application donnée peut couvrir plusieurs marques, la comparaison se faisant sur le seul mérite optique.

Données optiques fournies par les fabricants

Les spécifications des objectifs proviennent des fabricants et sont maintenues par nos spécialistes en optique, plutôt qu'estimées à partir de valeurs de catalogue approximatives. C'est ce qui permet au calculateur d'indiquer la distance de travail libre depuis l'avant de l'objectif, plutôt que depuis un plan de référence situé à l'intérieur, et de tenir compte des modèles dont l'espacement interne des lentilles varie avec la mise au point (conception flottante).

Spécification complète du système

Le résultat décrit le système caméra-objectif dans son application, pas l'objectif isolé. Profondeur de champ, grossissement, angle de champ et MTF requise dépendent tous du capteur et de l'ouverture configurés. C'est précisément ce dont un ingénieur a besoin pour vérifier qu'un poste fonctionnera avant toute commande.

Cercle de confusion réglable

La profondeur de champ dépend du flou que l'application tolère ; le cercle de confusion est donc réglable plutôt que fixe. Les capteurs couleur à filtre de Bayer nécessitent une valeur plus élevée que les capteurs monochromes en raison de l'interpolation, et l'outil propose une valeur de départ adaptée pour chacun.

Calcul des bagues allonges

Lorsque la distance de travail libre (FWD) requise est inférieure à la plus petite distance de réglage (MOD) de l'objectif, le calculateur détermine la longueur minimale de bague allonge nécessaire entre l'objectif et la bride de la caméra. La distance de travail libre est ajustée automatiquement, ce qui évite les problèmes de montage constatés une fois les pièces sur le banc.

Avertissements en cas de configuration sous-optimale

Si un réglage pousse le système dans une plage où la qualité d'image se dégrade, par exemple une ouverture fermée au point que la diffraction domine, l'outil le signale plutôt que de retourner une valeur sans contexte.

Glossaire optique intégré

Chaque valeur calculée renvoie à une entrée de glossaire qui explique sa signification et son mode de calcul, ce qui rend l'outil accessible aux ingénieurs qui travaillent avec l'optique occasionnellement plutôt qu'au quotidien.

Le Lens Calculator couvre les objectifs entocentriques avec un tirage mécanique standardisé de 17,526 mm, ce qui englobe les optiques courantes en monture C et TFL utilisées dans l'imagerie industrielle. Les objectifs télécentriques, les optiques SWIR, les objectifs à prisme et 3CMOS, les optiques de microscope et les objectifs zoom sont actuellement hors périmètre. 

Tous les objectifs du portefeuille STEMMER IMAGING ne figurent pas encore dans la base de données ; de nouveaux modèles sont ajoutés au fur et à mesure de la validation de leurs données optiques.

Les résultats comportent les tolérances inhérentes à tout calcul optique. Les variations de fabrication modifient la distance focale effective d'un objectif à l'autre, et l'optique géométrique reste une approximation qui perd en précision aux courtes distances focales. Le système assemblé peut donc s'écarter légèrement des valeurs calculées.

L'objectif doit produire un cercle image au moins aussi grand que la diagonale du capteur pour éclairer l'ensemble du capteur. Si le cercle image est plus petit, les coins du capteur peuvent être assombris, voire non couverts. C'est pourquoi le cercle image est utilisé comme premier critère de filtrage lors de la sélection des objectifs adaptés.

STEMMER IMAGING

Un accompagnement pour le choix de vos optiques

Le Lens Calculator réduit le champ des possibles. Nos spécialistes en optique et notre Technical Competence Centre prennent le relais, de la liste restreinte jusqu'à un système testé et prêt pour l'application.

Operational Services
Assemblage caméra-objectif, mise au point à la distance de travail configurée, nettoyage du capteur et calibration intrinsèque, livrés prêts à monter avec documentation.
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Engineering Services
Tests de faisabilité sur pièces échantillons, concepts d'éclairage pour le contraste d'image et l'exposition requis, en tenant compte de l'ouverture nécessaire pour atteindre la profondeur de champ visée, et accompagnement individuel sur la conception de systèmes optiques.
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Special Solutions & Applications
Subsistemas ópticos personalizados para requisitos não cobertos pelo portfólio padrão, desenvolvidos com você desde a qualificação até uma solução pronta para produção em série.
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O que é o Lens Calculator da STEMMER IMAGING?

É uma ferramenta baseada na web que determina quais objetivas de visão computacional se ajustam a uma determinada combinação de sensor, campo de visão e distância de trabalho. Ela retorna uma lista filtrada de modelos de objetivas adequados e a especificação óptica completa do sistema câmera-objetiva resultante, incluindo distância de trabalho livre, profundidade de campo e a MTF (função de transferência de modulação) necessária.

Quais fabricantes de objetivas são contemplados?

O banco de dados é independente de fabricante e atualmente reúne mais de 190 modelos entocêntricos de sete fabricantes renomados do nosso portfólio óptico, incluindo Computar, Fujinon, Kowa, Optowl (antiga Ricoh ou Pentax), Schneider-Kreuznach, Tamron e VICO imaging.

Preciso de uma conta para usá-lo?

Sim. O Lens Calculator está disponível para clientes registrados por meio do portal do cliente STEMMER IMAGING.

Quais tipos de objetiva e montagem são suportados?

O calculador atualmente suporta objetivas entocêntricas projetadas para uma distância focal de flange de 17,526 mm, incluindo montagens C, TFL e algumas montagens M42 selecionadas. Objetivas telecêntricas, SWIR, de prisma, de microscópio e zoom não estão incluídas no momento. As montagens suportadas e a faixa de círculo de imagem são exibidas diretamente na ferramenta. O suporte a objetivas telecêntricas está planejado.

Qual é a precisão dos resultados?

Os cálculos seguem os princípios consolidados da óptica geométrica, aplicados às especificações medidas de cada modelo de objetiva; por isso a distância de trabalho livre é informada a partir da frente da objetiva, e não de um plano de referência interno. Um sistema montado na bancada apresentará pequenas variações em relação aos valores calculados, principalmente devido às tolerâncias de fabricação das objetivas e aos limites do modelo óptico, em especial em montagens grande angular ou fortemente não paraxiais.

A ferramenta calcula profundidade de campo e anéis de extensão?

Sim, ambos. A profundidade de campo é calculada para um círculo de confusão definido por você. Quando a distância de trabalho necessária é menor do que a distância mínima de foco da objetiva, a ferramenta calcula a extensão necessária e diferencia anéis rosqueados de espaçadores finos.

Posso usar uma objetiva que não está no banco de dados da STEMMER IMAGING?

No momento, não. Essa função pode ser adicionada em uma versão futura da ferramenta. 

E se a minha aplicação exigir ópticas line scan ou telecêntricas?

Essas opções estão atualmente fora do escopo da versão atual do Lens Calculator. Ampliamos continuamente suas capacidades, e nossos especialistas em óptica podem avaliar essas necessidades diretamente com você. Basta ligar ou preencher o formulário de suporte/contato.