¿Qué son los Lentes Telecéntricos?
El lente telecéntrico es un objetivo cuyo eje óptico es paralelo al haz de luz principal. Con este objetivo se pueden captar imágenes sin ángulo de visión y sin errores debidos al paralaje. Incluso los objetos con superficies o profundidad irregulares pueden leerse con un aumento constante, lo que lo hace adecuado para el procesamiento de precisión. También puede producir imágenes sin efectos estereoscópicos, por lo que no se producen distorsiones en el centro y los bordes de la imagen, y se utiliza para inspeccionar arañazos diminutos y detectar restos en objetos que reflejan fácilmente la luz, como las superficies de cristal.
Usos de los Lentes Telecéntricos
Los lentes telecéntricos se utilizan en diversas aplicaciones. Un ejemplo es la inspección de objetos tridimensionales. Si se fotografía un componente tridimensional, como un alfiler, con un objetivo normal, la imagen tendrá un aspecto diferente en el centro y en los bordes. Esto se debe a que el objeto está distorsionado por el paralaje. Sin embargo, si se utiliza un lente telecéntrico, se puede leer una imagen precisa sin distorsión. También se utilizan para inspeccionar restos y arañazos. Esto se debe a que es más fácil encontrar restos y arañazos, por no mencionar que el paralaje puede evitar que pasen desapercibidos. El uso de lentes telecéntricos hace posible leer la reflectancia de la luz como una diferencia de contraste, lo que permite la detección de diminutas partículas de polvo y arañazos.
Principio de los Lentes Telecéntricos
Los lentes telecéntricos se caracterizan porque el haz principal y el eje óptico son paralelos, pero pueden dividirse en tres tipos principales en función de cómo se utilice el objetivo.
- Lentes Telecéntricos del Lado del Objeto
La lente se coloca en el lado del objeto y el haz principal es paralelo sólo en el lado del objeto. El tamaño del objeto no cambia aunque éste se mueva de un lado a otro y puede medirse con precisión. Este tipo puede instalarse en un tamaño relativamente compacto. - Lentes Telecéntricos del Lado de la Imagen
La lente se coloca en el lado de la imagen y los rayos principales son paralelos sólo en el lado de la imagen. El tamaño y las dimensiones de la imagen cambian a medida que el objeto se mueve hacia delante y hacia atrás. Sin embargo, la ventaja es que la luminosidad es uniforme en el plano de la imagen. - Lentes Telecéntricos Bilaterales
Se utilizan dos lentes, con los rayos principales paralelos tanto en el lado del objeto como en el de la imagen. Permite una medición precisa sin cambios de tamaño aunque el objeto se mueva hacia delante y hacia atrás, y es más precisa que los lentes telecéntricos del lado del objeto. Sin embargo, sus desventajas son que son más grandes y cuestan más.
Desventajas de los Lentes Telecéntricos
La desventaja de los lentes telecéntricos es que suelen ser de gran diámetro: sólo se forman los rayos de luz que inciden perpendicularmente a la superficie del elemento CCD/CMOS, por lo que el diámetro de objetivo adecuado para el sistema depende de las dimensiones del elemento.
Si el objeto que se va a fotografiar es pequeño, el diámetro del objetivo puede reducirse en consecuencia, pero el diámetro del objetivo tiene que aumentar en relación con el tamaño del objeto. Esto dificulta el uso de lentes telecéntricos en zonas donde el espacio es una limitación importante.
Además, no son adecuadas para sistemas que utilizan el paralaje binocular u otras características binoculares para realizar la transformación de cuerpo rígido de la cámara (por ejemplo, RV y RA). La razón es que se pierde información sobre la profundidad. Sólo se extrae la luz paralela, por lo que los objetos situados detrás y delante se capturan como imágenes con el mismo aumento.
Esto lo hace inadecuado para transformaciones 3D de cuerpo rígido. La ventaja también puede ser una desventaja, dependiendo de cómo se utilice, por lo que hay que tener cuidado.
Calibración de los Lentes Telecéntricos
Hay que tener en cuenta que los lentes telecéntricos no son necesariamente objetivos ideales.
La expresión “sin error” sólo significa que las condiciones se acercan a las ideales, ya que los errores causados por el ángulo de visión pueden reducirse en comparación con los objetivos normales. Por ejemplo, si nos centramos en la distorsión, es habitual una distorsión óptica de ±0,5%, aunque no se puede generalizar, ya que depende del objetivo.
Por supuesto, el nivel de distorsión sigue siendo menor que el de un objetivo normal. Con objetivos normales, son habituales distorsiones de ±20% o más. La diferencia de rendimiento es evidente al enfocar un solo punto de distorsión.
De nuevo, tenga en cuenta que el uso de lentes telecéntricos no significa distorsión cero. Por supuesto, si un error de ±0,5% no afecta al rendimiento, la corrección de la distorsión no es necesaria y el objetivo es ideal para el sistema.
Sin embargo, si afecta al rendimiento, entonces es necesaria la corrección de la distorsión mediante software o hardware, al igual que con los objetivos normales.