高精度尺寸测量同轴远心镜头

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2025/09/09

作者:adminBOSS

一、技术原理与核心优势

 

 

1. 消除透视误差:采用物方远心光路,在像方焦平面设置孔径光阑,确保主光线严格平行于光轴,使物体在不同距离下成像尺寸保持一致,彻底避免普通镜头 “近大远小” 的问题,典型测量误差可控制在 0.1% 以内。

 

2. 抑制反光与阴影:通过内置环形光源或外接同轴光模块,光线沿光轴垂直入射物体表面,反射光沿原路径返回镜头,能有效降低透明材料(如玻璃、液晶板)或镜面物体的反光干扰,在半导体晶圆检测中,可使芯片表面缺陷的对比度提升 30% 以上。

 

3. 低畸变与高分辨率:主流产品如慕藤光 WD65HR 系列畸变率低于 0.01%,Opto Engineering TCCX 系列畸变控制在 0.1% 以内;配合高分辨率传感器(如 2/3 英寸 1200 万像素),在 80mm 工作距离下分辨率可达 4μm / 像素,满足微米级测量需求。

 

 

 

二、关键选型要点

 

 

  • 倍率与工作距离:需根据被测物体尺寸和传感器靶面匹配,例如检测 10mm×10mm 物体时,搭配 2/3 英寸传感器(17mm×13mm)应选择 0.6-1.0X 倍率;工作距离需预留光源与机械结构安装空间,像 Opto Engineering TCCX050-G 工作距离为 132.3mm,适合深孔或复杂结构检测。

 

  • 景深与分辨率平衡:景深越大,对物体表面起伏的适应性越强,典型景深范围为 0.1-2.5mm,如中联科创 HM60X110CT 景深 0.11mm,适配高度差较小的平面物体;分辨率由数值孔径(NA)决定,NA 越大分辨率越高,例如慕藤光 MT6.0-65-HR 的 NA 为 0.112,可实现 15lp/mm 的分辨率。

 

  • 远心度与畸变控制:工业标准要求远心度≤0.05°,Opto Engineering TCCX 系列典型远心度为 0.04°,能确保边缘视场尺寸误差小于 0.02%;同时可通过多项式拟合等软件算法进一步补偿畸变,如检测精密齿轮时,校正后测量精度可提升至 ±1μm。

 

  • 光源与接口兼容性:需根据被测材料特性选择照明波长,例如绿色光源(525nm)可增强金属表面缺陷对比度;接口以 C 接口为主,需匹配相机传感器尺寸(如 2/3 英寸)和接口协议(如 USB3.0、GigE)。

 

 

 

三、典型应用场景

 

 

  • 半导体与电子制造:使用 Opto Engineering TCCX 系列镜头配合同轴光照明,可识别晶圆 0.5μm 级划痕和颗粒缺陷;慕藤光 WD65HR 系列在 65mm 工作距离下,能实现 PCB 板焊盘间距 ±2μm 的测量精度。

 

  • 汽车零部件检测:Computar 远心镜头结合 AI 算法,可快速检测精密齿轮齿形误差,通过率提升至 99.8%;中联科创 HM60X110CT 的景深设计,能适配连接器端子插拔后的微小形变测量。

 

  • 光学元件与材料科学:通过同轴光干涉法结合远心镜头高精度对焦,可实现玻璃晶圆 ±0.5μm 的厚度测量;在包装行业,同轴照明能使透明薄膜表面 0.1mm 级褶皱的检测灵敏度大幅提升。

 

 

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