在「打造高解析成像系統」的另一篇文章中我們討論了TDI相機，這一篇文章將討論鏡頭與光源。

在選擇高倍率的線掃描鏡頭時，我們會特別注意三個關鍵參數：

1. 鏡頭的數值孔徑(Numerical Aperture)大小
2. 鏡頭是否有分光鏡可以選配
3. 對位點位置


鏡頭的數值孔徑(N.A.)=n x sinθ，直接關聯到的就是鏡頭的解像力表現、景深與進光量。而鏡頭的解像力又與數值孔徑與光源波長有關：Resolving Power = λ/(2N.A.)

從公式我們可以看到鏡頭的數值孔徑越大，鏡頭的解像力就會越好，這也是為什麼高倍率鏡頭的光圈都特別大。以我們霖思科技的自動對焦光學模組上的Schneider Kelly-Diamond 5倍鏡頭為例，其最大光圈達到F1.4、數值孔徑值為0.298，已經是顯微物鏡等級！鏡頭的image circle支援到82mm，可以提供遠大於顯微鏡系統的FOV。

我們也非常建議客戶，若鏡頭有提供選配的分光鏡，不妨選配一組。這是因為在一般解析度不高的光學成像系統，我們可以使用玻璃當作分光鏡。但到了高解析度光學成像系統，分光鏡的玻璃厚度就變成一個大問題，產生鬼影(ghost image)。

為了避免這個狀況，我們都會建議客戶使用鏡頭廠商的分光鏡模組，除了不會有鬼影，也不會降低鏡頭的MTF表現。

選擇好了鏡頭，接下來就是鏡頭的安裝。

高階的線掃描鏡頭在安裝時都會有一個對位點要注意，這個對位點可能是一個紅圓點（例如Schneider鏡頭)或是序號標籤貼紙（例如Nikon鏡頭)。這個對位點位置要在相機正前方或正後方，鏡頭才會有最佳的影像表現。如果對位點不在正確位置，使用者可能會發現某一位置的影像銳利度較差。

前文提到的鏡頭解像力，除了與鏡頭的數值孔徑有關之外，也與光源的波長有關。從公式我們可以看到，光源的波長越短，鏡頭解像力表現也會越好，也就是使用藍光的解像力優於使用紅光。在進行細微的線路檢查時，我們通常都會使用藍光讓線路成像線線分明，或是使用藍光來進行表面刮傷檢查，都可以得到優於白光的效果。



敏銳的您看到這邊，可能已經想到一個問題：以上條件，要如何實現在我的機台上？

前文提過，數值孔徑也關聯到景深，數值孔徑越大景深會越淺，也就是鏡頭解像力與景深無法兼得。以上面提到的光圈F1.4的Schneider Kelly-Diamond 5倍鏡頭搭配DALSA的TDI相機為例，其景深只有7µm，非常淺！所以即使有了相機、鏡頭與光源，還是無法得到清晰的影像，因為光學系統的景深實在太淺了，影像很容易就模糊。


針對實現高解析成像系統最後的關鍵，「自動對焦光學模組」這個讓影像無時無刻保持清晰的神兵利器。我們將會在其他系列文章中，繼續帶大家一探究竟。如果您希望進一步瞭解，或在鏡頭安裝上有任何問題，請隨時聯繫LINX Taiwan的工程團隊為您進行詳細評估。