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Vieworks VEO Focus自动对焦系统概述
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2024-07-01 16:39:33来源: 中国机器视觉网

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顾名思义,自动对焦是指被测物的成像平面偏离了镜头的焦距范围,导致成像模糊,利用辅助装置使成像平面重新回到镜头最佳焦距范围的一个功能。

景深(Depth of Field, DOF)是关于空间中可以清楚成像的距离范围的概念。它描述了在镜头前方(焦点前和焦点后)可以清晰成像的一段距离范围。

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影响景深的因素主要有光圈、焦距、物距和像元尺寸。这里再延申解释下光圈的因素:光圈的大小除了影响画面的亮度以外,也主要影响背景虚化的程度。

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上图展示了基本原理,光圈越大、景深越小,光圈越小,景深越大。如果光圈足够小,光线就真的成了一条线,这时无论物距和焦距如何变化,拍摄的画面都是清晰的,这时景深约等于无限大。

在进行显微成像时(通常在1um及1um以下的指标),镜头的景深通常在几十um或者几um,这时被检物表面的起伏或者平整度范围会超过镜头的景深范围,无法获得足够清晰的图像。为了解决这个问题,Vieworks公司研发了一套基于激光三角法原理的高速自动跟焦系统。

Vieworks自动对焦系统主要组成

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系列镜头

VEO系列镜头,是Vieworks公司针对VT系列相机(Vieworks TDI线扫描相机)在最大光圈、极限解析力和镜头一致性等方面做了优化升级后,推出的服务于自动对焦系统的高端镜头系列。

VEO镜头有62mm/82mm成像靶面、1.43X ~ 10X放大倍率、F1.1 ~ F1.3最大光圈等各类规格,以适应半导体、液晶面板检查领域的需要。

VEO镜头的具体介绍,后续文章会再详细列举。

Vieworks自动对焦系统的成像能力

成像能力多说无益,有图有真相,见下图(以下图像均为非涉密产品

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Vieworks自动对焦系统的工作效率

工作效率,是指单位时间内(1s),自动对焦系统能够拍摄的样品面积。这里面有个隐含的技术指标是成像精度。下表中所列参数,其精度指标均在1um及以下:

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通过上表中的方案组合可以看出,Vieworks公司推出的面阵解决方案,不仅仅工作效率比线扫的解决方案要高(同等精度指标下,工作效率提高一倍),在光源的搭配上也更丰富,不仅支持明/暗场光路,同时也有四种颜色的光源可以选择。

综上所述,Vieworks自动对焦系统在应对更多种类的样品、更多类型的缺陷上,会更加的游刃有余。

最后还有一点,也是客户们咨询比较多的一个问题:自动对焦模块能够应对多快的扫描速度?以及能够应对最大高度变化范围?

针对这个问题,Vieworks总部的工程师们实测了一组数据,见下表:

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总结:就是扫描的速度越慢,系统能够应对的高度变化范围越大。上表的数据是实测的最快速度下,能够应对的最大高度变化范围。

其他方案组合的实测数据,后续我们会陆续更新。

文章最后,展示两张实拍图片,分别是自动对焦功能开/关的实测对比:

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