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Qu'est-ce qu'un objectif télécentrique ?

Un objectif télécentrique est un objectif dont l'axe optique est parallèle au faisceau lumineux principal.

L'utilisation de cet objectif permet de capturer des images sans angle de vue et sans erreur due à la parallaxe.

Même les objets dont la surface ou la profondeur sont inégales peuvent être lus avec un grossissement constant. Cela permet un traitement de précision.

Il peut également produire des images sans effet stéréoscopique, c'est-à-dire sans distorsion au centre et sur les bords de l'image. Il est utilisé pour inspecter de minuscules rayures et détecter des débris sur des objets qui reflètent facilement la lumière. Par exemple, sur les surfaces en verre.

Utilisations des objectifs télécentriques

Les objectifs télécentriques sont utilisés dans diverses utilisations.

L'inspection d'objets tridimensionnels en est un exemple. Si un élément tridimensionnel tel qu'une épingle est photographié avec un objectif normal, l'image aura un aspect différent. Notamment au centre et sur les bords, car en effet l'objet est déformé par la parallaxe. En revanche, l'utilisation d'un objectif télécentrique permet d'obtenir une image précise sans distorsion.

Ils sont également utilisés pour détecter les débris et les rayures. En effet, il est plus facile de trouver des débris et des rayures, sans compter que la parallaxe permet de ne pas les manquer. L'utilisation d'objectifs télécentriques permet de lire la réflectance de la lumière comme une différence de contraste. Grâce à laquelle la détection d'infimes débris et rayures est rendue réalisable.

Principe des objectifs télécentriques

Les objectifs télécentriques se caractérisent par le fait que le faisceau principal et l'axe optique sont parallèles. Ils peuvent toutefois être divisés en trois types principaux en fonction de la manière dont l'objectif est utilisé.

• L'objectif télécentrique côté objet
  L'objectif est placé du côté de l'objet et le faisceau principal n'est parallèle que du côté de ce dernier. La taille de l'objet ne change pas, même si celui-ci se déplace d'avant en arrière. Elle peut toujours être mesurée avec précision. Ce type d'appareil peut être installé dans un espace relativement compact.
• L'objectif télécentrique côté image
  La lentille est placée du côté de l'image et les rayons principaux sont parallèles uniquement du côté de cette dernière. La taille et les dimensions de l'image changent lorsque l'objet se déplace d'avant en arrière. Cependant, l'avantage est que la luminosité est uniforme sur le plan de l'image.
• Les objectifs télécentriques bilatéraux
  Deux lentilles sont utilisées, les rayons principaux étant parallèles du côté de l'objet et du côté de l'image. Elles permettent une mesure précise sans changement de taille, même si l'objet est déplacé d'avant en arrière. Elles sont donc plus précises que les objectifs télécentriques du côté de l'objet.  Ces objectifs présentent toutefois l'inconvénient d'être plus grands et plus coûteux.

Inconvénients des objectifs télécentriques

L'inconvénient des objectifs télécentriques est qu'ils ont tendance à avoir un grand diamètre : seuls les rayons lumineux incidents perpendiculaires à la surface de l'élément CCD/CMOS sont formés. De ce fait, le diamètre de l'objectif adapté au système dépend des dimensions de l'élément.

Si l'objet à imager est petit, le diamètre de l'objectif peut être réduit en conséquence. Cependant, le diamètre de l'objectif doit être augmenté en fonction de la taille de l'objet. Il est donc difficile d'utiliser des objectifs télécentriques dans des zones où l'espace est une contrainte majeure.

De plus, ils ne conviennent pas aux systèmes qui utilisent la parallaxe binoculaire ou d'autres caractéristiques binoculaires. Notamment celles pour effectuer la transformation du corps rigide de la caméra (par exemple, la RV et la RA). La raison en est que les informations sur la profondeur sont perdues. Seule la lumière parallèle est extraite. De ce fait, les objets situés à l'arrière et à l'avant sont capturés en tant qu'images au même grossissement.

Cette méthode n'est donc pas adaptée aux transformations de corps rigides en 3D. Cet avantage peut également être un inconvénient, selon la manière dont il est utilisé. Il convient donc d'être prudent.

Étalonnage des objectifs télécentriques

Il convient également de noter que les objectifs télécentriques ne sont pas nécessairement des objectifs idéaux.

L'expression "pas d'erreur" signifie seulement que les conditions sont proches de l'idéal. La raison en est que les erreurs dues à l'angle de vue peuvent être réduites par rapport à des objectifs normaux. Par exemple, si l'on se concentre sur la distorsion, une distorsion optique de ±0,5 % est courante, bien qu'elle ne puisse pas être généralisée car elle dépend de l'objectif.

Bien entendu, le niveau de distorsion reste inférieur à celui d'un objectif normal. Avec ceux-ci, des distorsions de ± 20 % ou plus sont courantes. La différence de performance lors de la mise au point sur un seul point de distorsion est évidente.

Encore une fois, il faut garder à l'esprit que l'utilisation de ces objectifs télécentriques n'est pas synonyme de distorsion nulle. Bien entendu, si une erreur de ±0,5 % n'affecte pas les performances, la correction de la distorsion n'est pas nécessaire et l'objectif est idéal pour le système.

En revanche, s'ils affectent les performances, une correction logicielle ou matérielle de la distorsion est nécessaire, tout comme pour les objectifs normaux.