高放大倍率、高精度光学检测系统是否更倾向采用线阵成像？为什么？

光芒万丈的我xjj

最近在调研高精度光学检测系统时候，特别关注系统放大倍率较大（如 50X）、精度要求较高（微米或亚微米级）的场合中所采用的成像结构。

在文献和某些工业系统中，注意到很多系统会采用：

• 线阵相机 + 柱面镜的线性放大结构；或构建成“线性扫描系统”;
  是因为线阵系统只有一个方向上的像差（通常是扫描方向）需要严格控制，从而简化光学设计？
  因此我想请教：
• 在高放大倍率和高精度需求下，行业中是否确实更倾向于构建“线性成像系统”？
  
  • 是否因为柱面光学系统只控制一维像差，所以更适合高精度检测？
    
    
  目前了解到线阵相机的像素尺寸并不能比面阵相机的尺寸做的更小；而且我的目标检测物是微米级别，经过几十倍的放大后，面阵相机也完全够用，所以不认为是相机本身的分辨率因素
  
  

对线阵与面阵结构设计有诸多疑惑，不知道有没有人做过类似方案呢。

亦安

我个人做光学检测设备的理解：线阵成像在工业上更有优势，光学上其实问题不太大，目前的镜头一般都满足需求，有很多成熟的线扫镜头，主要考虑综合性的。第一是相机传输速率问题，由于相机的带宽，线阵相机可以做更高帧率，因此扫描速度可以更快，面阵相机速度回慢很多并且还需要更复杂的图像拼接；第二的话线扫相机有8k，12k，扫描的行数可以更少，面阵相机也是要扫描的，相比其实面阵相机更慢；第三是题外话不相关，很多3D应用相机的另一个方向是用来做光谱分光的，因此只能做线扫，线扫时更成熟的方案。

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亦安 发表于 2025-7-5 10:45
我个人做光学检测设备的理解：线阵成像在工业上更有优势，光学上其实问题不太大，目前的镜头一般都满足需求 ...

你这里提到的面阵相机的扫描和拼接都是建立在大像方视场的情况下。如果是小视场的话，是否不存在以上两点的问题，线阵相机也不会更占优势呢；
半导体看晶圆或掩模版一般就是二维成像系统，不涉及到3D相机，和分光或光谱仪不同；

柯南柯南

线扫快。。。。

WisdomPhenix

线阵相机因为“一次只扫一条线、无接缝、同步移动”的特性，能提供更清晰、更准确、更完整的细节照片，所以是这类精密检测的首选，线阵相较于面阵而言扫描速度更快，更适配工业场景

11294

我来提一个，线阵得到的图像更均匀。
什么是均匀，即打光到物体上，镜头收光到芯片，芯片读出来的强度一致。
为什么线阵均匀？因为线阵适配的是线性光源，在一条线上，光源投射处的照度很容易做到一致，即使镜头带来渐晕，通过校正也是能得到比较好的效果。
那么面阵就做不到吗
面阵有一个问题，你找不到均匀度很好的面光源给你做校正，背光光源均匀度到90%已经非常不容易了，加上镜头渐晕，再加上CRA和相机芯片的匹配问题，还有实际应用中高速大光圈的需求，很难拍的均匀，即使用线光源去打光，看到的那条线相对不均。

光芒万丈的我xjj

总结下：
1、若对于200 μm的目标物几何尺寸，如果光学系统放大100倍后是20 mm；面阵传感器无法做到这么大的对角；可能就会面临拼接的问题，而面阵相机拼接速度慢于线阵相机；若是目标物尺寸和倍率比较小，则速度线阵这方面不占优势；
2、成像考虑，只需单方向较正像差，但是也增加了系统的成本和复杂性；

3、即使采用了大画幅的传感器，从照明的角度上考虑，像方的CRA若是和芯片不匹配，会有边缘暗角问题；
     
请问面光源较正意思是指算法上补偿照明的不均匀性吗？若是同轴科勒照明，均匀性设计上应该很容易可以达到90%：