【打造光學系統】第五集:為何鏡頭規格表的景深和實測不一樣?
當解決客戶疑問時,我們經常碰到「為什麼鏡頭規格表的景深和我們實測的不一樣?」或是「為什麼你們工程師提供給我們的景深和鏡頭規格表上寫得不一樣?」等等疑問,此時我們先深入探討景深相關定義。
計算景深時會使用到以下三個參數:
- 模糊圓(circle of confusion)簡寫為CoC
- Working Fno
- 鏡頭倍率
Working Fno也就是鏡頭光圈,我們在上一篇文章中有說明過,鏡頭倍率也不會有問題,因此造成數值不一致的關鍵就在模糊圓上。
回顧:【打造光學系統】第四集:解析鏡頭光圈不同規格的意義
以Moritex 1.84X的遠心鏡頭為例子來說明 :
規格表上顯示這顆鏡頭的景深是0.4mm,但如果安裝在DALSA Linea ML / HS系列相機上,實際的景深會變成0.1mm,比0.4mm小很多,我們可以看到鏡頭規格表中DOF旁邊的橘框寫著「@40μm」,此處就是問題所在,「@40μm」表示這個景深是在模糊圓40μm時計算的數值,多數機器視覺鏡頭的規格表景深,皆是基於模糊圓40μm來計算,但實際上是要根據使用的相機之pixel size來計算。
根據鏡頭廠商的建議,模糊圓的計算如下:
- 當使用Area scan相機時,模糊圓 = 4 x(pixel size)
- 當使用Line scan相機時,模糊圓 = 2 x(pixel size)
因此當Moritex 1.84X的遠心鏡頭安裝在pixel size 5μm的DALSA Linea ML / HS系列相機上時,相機的pixel size=5μm,模糊圓會是2 x 5μm = 10μm而不是40μm,所以實際景深會比鏡頭規格表上寫的還淺。
景深數值其實只是參考值,並非一個絕對的數值,視應用而改變,例如同一套光學系統,A工程師需要檢測微小瑕疵或精密的尺寸測量,這代表A工程師需要非常銳利的影像,所以A工程師能運用的景深會很淺;B工程師需要檢測大面積瑕疵,即使瑕疵邊緣不是很銳利也能順利檢出,那B工程師能運用的景深就會比A工程師深很多。