Novos sensores e aplicativos de visão de máquina impulsionam avanços na óptica

Apr 27, 2023

Todas as Imagens Fonte: A3

Antes que qualquer câmera possa capturar uma imagem de um objeto, a lente deve coletar a luz espalhada do objeto e distribuí-la adequadamente sobre a área ativa do sensor. Essa é uma das razões pelas quais os sensores de câmera e os novos aplicativos de visão de máquina tendem a impulsionar avanços paralelos em ótica, e os fornecedores de ótica devem evoluir continuamente à medida que as tecnologias de visão de máquina progridem.

"Nós constantemente vemos aplicativos de visão de máquina indo para resoluções mais altas", diz Nick Sischka, recentemente promovido a diretor de desenvolvimento de produtos de imagem na Edmund Optics. “Paramos de notar que os pixels estão ficando significativamente menores e, em vez disso, vemos os tamanhos dos sensores crescendo”.

Como empresas como Gpixel e Sony continuam a lançar sensores cada vez maiores (por exemplo, 152 MP), o desafio para os fornecedores de óptica é manter o ritmo. Essas lentes serão bastante grandes - maiores do que as lentes full-frame normalmente usadas em fotografia - e até que novas sejam desenvolvidas, uma lente fotográfica de médio formato pode ser a melhor opção.

"As lentes para os sensores diagonais muito grandes de 60,6 mm que oferecem mais de 150 MP devem ser desenvolvidas", diz Mark Peterson, cofundador e vice-presidente de tecnologia avançada da Theia Technologies. "Infelizmente, o custo de desenvolvimento, o grande tamanho da lente e o baixo volume inicial manterão essas lentes com um preço premium."

Jason Baechler, presidente da MORITEX North America Inc., concorda. "Ao projetar óptica para sensores cada vez maiores, existem vários desafios, especialmente se os tamanhos/intensidades dos pixels forem muito pequenos", diz ele. "Os dois principais desafios são controlar o tamanho e o custo das lentes/óticas para alinhar com as câmeras que usam esses novos sensores. e projetos mecânicos”.

Para lentes bitelecêntricas, a MORITEX projeta as lentes frontais/objetivas para combinar o campo de visão máximo com uma resolução direcionada. Essa parte frontal da lente pode ser adequada para uma ampla gama de formatos de sensor de imagem, o que minimiza a variação de componentes em seu portfólio e otimiza o custo dos componentes de lentes telecêntricas mais caros. A parte traseira da lente (lado da imagem), no entanto, varia de acordo com o formato da imagem e o resultado é que o comprimento nem sempre é otimizado.

Por esse motivo, observa Baechler, "ainda oferecemos lentes telecêntricas do lado do objeto de diferentes formatos para aplicações com requisitos de espaço mais restritos". No entanto, essas lentes (MORITEX MMLs) só podem ser usadas com um formato de sensor específico ou menor, desde que o tamanho da montagem seja o mesmo. Para automação de fábrica e outras lentes de distância focal fixa não telecêntricas (onde algumas lentes objetivas grandes ou de alta potência não aumentam o custo), as compensações aumentam com a versatilidade e competitividade de custo dos produtos.

Ao minimizar o número de elementos em uma lente e simplificar os sistemas opto-mecânicos para distância de trabalho (WD), abertura e ajuste de foco, uma lente pode ser projetada para uma faixa de distância de trabalho limitada e/ou tamanho de abertura. Outra maneira de abordar isso é projetar produtos para cobrir uma variedade de formatos de sensor e oferecer adaptadores de montagem para combinar com diferentes câmeras.

"Essa abordagem tem a vantagem de melhorar a resolução, pois o formato da imagem do sensor fica menor em relação ao formato máximo da lente", explica Baechler. "Como resultado, uma lente projetada para diagonal de imagem de 62 mm (ou linha) e pixels de 5 µm pode corresponder a um sensor com pixels de 3 µm e diagonal de 43,5 mm."

Em resposta ao crescente lançamento de sensores maiores, a Navitar Inc. também desenvolveu óptica otimizada para uso com os formatos de câmera maiores. Um novo produto é adequado para aplicações industriais de ponta, como inspeção de wafer semicondutor, inspeção FPD e MEMS, bem como aplicações biomédicas e de ciências da vida, como experimentos de poços múltiplos e imagens de células.

Jeremy Goldstein, proprietário e CEO da Navitar, observa que a nova ótica para tirar proveito das câmeras de formato maior "permite que a Navitar forneça a seus clientes campos de visão maiores para que o cliente possa ver mais do objeto de uma só vez. Isso aumenta o processamento rendimento e velocidade de coleta de dados, o que é extremamente importante para todas as indústrias, tanto industriais quanto médicas."