Guide des
objectifs à focale fixe : trouvez l'objectif adapté à votre application, étape
par étape.
Les objectifs à focale fixe comptent parmi les composants les plus importants d’un système de vision industrielle. Ils déterminent les détails visibles, la taille du champ d’image et la fiabilité de l’évaluation. Ce guide vous présente, étape par étape, les critères les plus importants à prendre en compte lors de votre choix, de la taille du capteur à la focale, en passant par la monture et les conditions d'application spécifiques.
1. Taille du capteur – la base de tout choix d'objectif
Avant de vous pencher sur la distance focale ou l'ouverture, vous devez déterminer la taille du capteur de votre caméra. L'objectif doit projeter un cercle d'image qui couvre entièrement ce capteur, sinon un vignettage ou une perte de luminosité dans les coins (et potentiellement une résolution réduite sur les bords) peut se produire. Dans le filtre de produits, vous pouvez choisir entre des formats tels que 1/3", 1/2", 2/3", 1", 4/3" ou plein format dans la catégorie « Taille du capteur ». Optez toujours pour le plus grand capteur que vous utilisez réellement – ou que vous souhaitez utiliser. Un objectif pour 2/3" fonctionnera également sur un appareil photo 1/2", mais pas l'inverse.
Conseil pratique :
il vaut mieux prévoir une petite marge. Si vous utilisez à l'avenir un appareil photo à plus haute résolution avec un capteur plus grand, l'objectif restera compatible.
2. Distance de travail et champ d'image : calculer la bonne distance focale
La deuxième étape consiste à définir la distance de travail et la taille du champ d'image, c'est-à-dire la zone de l'objet à capturer. Avec la taille du capteur, ces paramètres permettent de déterminer la distance focale nécessaire pour capturer votre objet ou votre zone dans son intégralité.
Dans le moteur de recherche de produits, vous trouverez les champs « Distance focale (mm) » et « Distance de travail (mm) ». En règle générale, plus la distance de travail est grande ou plus le champ d'image souhaité est petit, plus la distance focale doit être longue, et inversement.
Exemple :
si vous souhaitez capturer une zone de 200 mm × 150 mm à une distance de 400 mm avec un capteur de 1 pouce, la distance focale idéale est d'environ 25 mm (approximation de premier ordre : f = taille du capteur × distance de travail / champ d'image).
Conseils pratiques :
- Les courtes distances focales (grand angle) sont souvent avantageuses dans les espaces restreints, mais augmentent la perspective.
- Les longues focales conviennent aux distances de travail plus importantes et réduisent la perspective ; elles sont utiles pour des mesures précises.
- Si vous hésitez entre deux valeurs, il est préférable de choisir la distance focale légèrement plus courte, ce qui permet de conserver une certaine flexibilité du champ de vision (vous pouvez recadrer ou ajuster la distance de travail).
3. Type de monture – l'interface entre la caméra et l'objectif
La monture détermine la manière dont l'objectif et la caméra sont reliés mécaniquement et optiquement. En imagerie industrielle, la monture C est de loin la norme la plus courante. Elle convient aux capteurs d'un format allant jusqu'à environ 1,1 pouce et offre une connexion solide et résistante aux vibrations.
Dans le filtre de produits, vous pouvez filtrer spécifiquement par « Type de monture » – par exemple :
- Monture C : standard pour la plupart des caméras industrielles (distance focale de bride de 17,526 mm).
- Monture CS : conception compacte, spécialement conçue pour les petites caméras (remarque : distance focale de bride plus courte, soit 12,5 mm; les objectifs à monture C nécessitent une bague d'écartement de 5 mm et les objectifs à monture CS ne permettent pas la mise au point sur les caméras à monture C).
- Monture F : pour les capteurs plus grands ; connexion à baïonnette robuste avec verrouillage sécurisé.
- Monture M42 / T : pour les caméras à balayage linéaire ou les grands cercles d'image . Notez les variantes de filetage (M42×1 industriel, M42×0,75).
- M58 : pour les très grands cercles d'image et une NA élevée, courante avec les capteurs à balayage linéaire et les capteurs de grande surface.
- Monture S (M12) : pour les mini-systèmes ou les systèmes embarqués où l'espace est limité.
Conseil pratique :
Choisissez toujours la monture adaptée à la caméra.
Si vous passez à un capteur plus grand → envisagez une monture F.
4. Ouverture et profondeur de champ – optimiser l'utilisation de la lumière
L'ouverture (iris) contrôle la quantité de lumière qui atteint le capteur – et influe directement sur la profondeur de champ. Un faible nombre F (par exemple, F1,4) laisse passer plus de lumière mais réduit la profondeur de champ. Des nombres F plus élevés (F8 ou F11) augmentent la profondeur de champ mais nécessitent un éclairage plus et peuvent entraîner un adoucissement par diffraction avec des pixels de petite taille ou un fort grossissement.
Dans le filtre de produits, vous pouvez filtrer par « Ouverture ».
Conseil pratique :
Choisissez une ouverture verrouillable pour les systèmes en série. Pour les applications à grande vitesse ou en basse lumière, un objectif particulièrement lumineux (par exemple, F1,4) est avantageux, à condition que la profondeur de champ disponible reste suffisante.
5. Résolution et taille des pixels – une netteté jusque dans
les moindres détails
Plus la taille des pixels du capteur est petite, plus le pouvoir de résolution optique (MTF) que l'objectif doit fournir doit être élevé. Ce qui importe, c'est le pas des pixels, et non pas uniquement le nombre de mégapixels. Un capteur de 12 mégapixels avec une taille de pixel de 3 µm impose des exigences plus élevées à l'optique qu'un capteur de 2 mégapixels avec des pixels de 5 µm. Vérifiez que l'objectif maintient un MTF suffisant aux fréquences spatiales impliquées par votre taille de pixel (les spécifications du fabricant sont données pour une ouverture et une distance de travail données).
Dans le filtre de produits, les filtres « Résolution » ou « Taille minimale des pixels » vous aident à affiner votre recherche parmi les séries adaptées. Choisissez un objectif dont la taille minimale des pixels est inférieure ou égale à celle de votre appareil photo. Une marge de sécurité vous aidera à éviter tout flou visible et à tirer le meilleur parti de votre camera.
Conseils pratiques :
- Vérifiez la MTF à l'ouverture et à la distance de travail choisies, en particulier près de la fréquence de Nyquist du capteur et vers les bords du champ.
- Trouvez le bon équilibre entre la profondeur de champ et la diffraction : à mesure que les pixels deviennent plus petits, utilisez des ouvertures plus rapides. N'oubliez pas que l'ouverture effective augmente avec le grossissement, vous aurez donc peut-être besoin d'encore plus de lumière.
- Pour les très petits pixels ou une large utilisation spectrale, privilégiez les séries apochromatiques/haute résolution afin de maintenir le MTF et de contrôler les aberrations chromatiques.
6. Spectre
et longueur d'onde – toutes les lumières ne se valent pas
Les lentilles sont généralement optimisées pour le spectre visible (400–700 nm). En vision industrielle, cependant, le NIR (proche infrarouge) ou le SWIR (infrarouge à ondes courtes) sont également courants et imposent des exigences différentes en matière de verre, de revêtements et de correction chromatique.
Dans le filtre de produits, vous pouvez utiliser « Plage de longueurs d'onde » pour filtrer spécifiquement les lentilles destinées à des spectres particuliers :
- VIS (visible) : revêtement standard pour l'imagerie couleur et monochrome dans la gamme 400–700 nm.
- VIS-NIR : conception/revêtement à large bande, pour maintenir la mise au point/MTF de la gamme VIS à l' NIR (généralement 400–900/1000 nm), courante pour de nombreuses lentilles industrielles.
- SWIR : Conceptions dédiées avec verre et revêtements spéciaux pour 900–1700 nm (capteurs InGaAs) – par exemple, pour la détection de matériaux ou d'humidité, l'inspection du silicium (>~1100 nm).
- UV : matériaux/revêtements compatibles UV (souvent de la silice fondue) pour une plage typique de 200 à 400 nm ; utilisés pour des applications de fluorescence ou de microscopie.
Conseil pratique :
Si vous utilisez un éclairage NIR, choisissez toujours une lentille compatible VIS-NIR. Les lentilles VIS standard peuvent présenter un décalage de mise au point et une transmission réduite dans le NIR. Pour les caméras SWIR ou UV, vous avez besoin de séries spécialement conçues à cet effet – les optiques standard ne permettront pas ici de transmettre ou de fournir des images nettes.
7.
Conception mécanique et influences environnementales
Outre les spécifications optiques, la conception mécanique est également cruciale pour la stabilité à long terme du système. Les vibrations, les variations de température ou la poussière/l'humidité peuvent modifier la mise au point ou les réglages du diaphragme si l'objectif n'est pas conçu pour de telles conditions. Dans les spécifications du produit, des paramètres tels que « Dimensions/Poids », « Indice de protection IP » ou « Indice de résistance aux chocs et aux vibrations » vous aident à sélectionner les modèles adaptés.
Recommandations :
- Conception compacte : lorsque l'espace d'installation est limité (par exemple, dans les robots ou les stations d'essai).
- Modèles renforcés : groupes de lentilles collés, mise au point/diaphragme verrouillables, dispositifs anti-rotation – idéaux en cas de vibrations/chocs continus.
- Variantes certifiées IP : boîtiers et vitres frontales étanches pour les environnements humides, poussiéreux ou hygiéniques (IP65/67, options de qualité alimentaire).
- Série à compensation thermique : conceptions athermiques pour maintenir une mise au point stable malgré les variations de température ambiante.
Conseil pratique :
Si le système fonctionne 24 h/24, 7 j/7 ou est exposé à des vibrations, des chocs ou des cycles de température, ne lésinez jamais sur la qualité de fabrication mécanique. Un objectif renforcé maintiendra une mise au point et un étalonnage stables pendant des années.
