Tout mettre au point : Trouver le bon objectif pour votre système de vision
Pour obtenir une image nette, il ne suffit pas d'avoir une bonne caméra : seul un objectif adapté garantit une qualité d'image optimale. Les objectifs se distinguent non seulement par leur résolution, leur longueur focale et leur taille, mais aussi par leur conception. Dans l'article suivant, nous allons vous montrer quel objectif convient à quelle situation.
Dernière mise à jour : 02/02/2026
Temps de lecture : environ 15 Minutes
Étapes à suivre pour choisir un objectif
Vérifier la fixation de la caméra
Choisissez un cercle d'image adapté à la taille du capteur
Déterminer la distance focale en fonction du champ de vision et de la distance de travail
Adapter la résolution au capteur
Tenez compte de l'ouverture, de la distance de travail, de la gamme spectrale et des exigences particulières
Quels sont les types d'objectifs ?
On distingue essentiellement différents types d'objectifs. Les objectifs peuvent être classés tant en fonction de leur conception que de la possibilité de régler leur distance focale.
Classification des lentilles en fonction de leur conception optique
Les objectifs entocentriques sont utilisés dans une grande partie des applications de vision industrielle et produisent une image en perspective, à l'instar de l'œil humain : les objets éloignés apparaissent plus petits, tandis que les objets proches apparaissent plus grands. L'œil humain lui-même est un exemple d'optique entocentrique.
Les objectifs télécentriques sont particulièrement adaptés aux applications qui nécessitent des images à l'échelle, sans distorsion de perspective.
Différence liée à la possibilité de régler la distance focale et la bague de mise au point
Type d'objectif | Distance focale | Mise au point | Applications typiques | Caractéristiques spéciales |
Objectif à focale fixe | Corrigé | Fixe (monofocale) | Caméras industrielles, anciens téléphones portables | Aucun réglage possible |
|---|---|---|---|---|
Objectif à focale fixe | Corrigé | Réglable manuellement ou automatiquement | Vision industrielle, optique industrielle | Angle de champ constant, haute qualité d'image |
Lentille à focale variable | Variable | Nécessite un réajustement après modification de la distance focale | Caméras IP, vidéosurveillance | Il faut faire preuve de souplesse et réajuster ses priorités |
Objectif zoom | Variable | La mise au point est conservée lors du zoom | Caméras grand public, applications spécialisées | La mise au point s'effectue automatiquement lors du réglage de la distance focale |
Dans ce qui suit, nous nous intéresserons aux objectifs entocentriques, car ils sont utilisés dans une grande partie des applications de vision industrielle.
La monture adaptée pour un raccordement mécanique correct à la caméra
Pour choisir un objectif, il faut d'abord examiner votre caméra. De quel type de monture d'objectif est-il équipé ? Cette monture permet de fixer solidement le boîtier de la caméra à l'objectif.
Présentation des supports pour caméras de vision industrielle
Monture | Mécanique | Distance focale de la bride | Dimensions types du capteur |
Monture F | Baïonnette | 46,5 mm | jusqu'à environ 42 mm (grands capteurs) |
|---|---|---|---|
Monture C | Filetage | 17,5 mm | jusqu'au 4/3" |
Objectifs à monture CS | Filetage | 12,5 mm | principalement 1/1,8," rarement jusqu'à 4/3" |
Monture S | Filetage | non défini | principalement 1/1,"8, rarement jusqu'à 2/3" |
Distance focale de la bride
La distance focale de bride correspond à la distance entre la surface de montage de l'objectif et le capteur de la caméra. Un objectif est optimisé en termes de performances optiques pour une distance focale de bride spécifique et doit donc être utilisé avec cette distance focale de bride.
Elle est définie différemment selon la monture de l'objectif. Par exemple, la monture C présente une distance focale de bride de 17,526 mm.
Différences mécaniques entre les supports
Sur le plan mécanique, on distingue deux types de raccordements :
Monture à baïonnette : fermeture rotative à verrouillage, très stable, utilisée exclusivement pour les montures F
Filetage : vissé, compact
Choisissez le diamètre du cercle d'image adapté au capteur
Le cercle d'image correspond à la zone du capteur qui est exposée de manière homogène, sans ombrage sur les bords (vignettage). La monture d'un objectif ne fournit que des informations limitées sur le cercle d'image. Cette caractéristique figure dans les fiches techniques des objectifs sous la désignation" « Cercle d'image maximal »."
Cercle d'image trop petit
Le diamètre du cercle d'image est exprimé en pouces, tout comme la taille du capteur. Un objectif à monture C de 1/3″ est parfaitement adapté à une caméra équipée d'un capteur de 1/3″ : le cercle d'image est alors exploité à son plein potentiel. Avec un capteur plus grand (par exemple, 1/2″), ce même objectif provoquerait un vignetage s'il n'était conçu que pour un capteur de 1/3″.
Cercle d'image trop large
Si l'on utilise un objectif de 2/3″ sur un capteur plus petit de 1/3″, il n'y a pas de vignettage et la netteté de l'image reste élevée jusqu'aux bords. Cependant, comme une grande partie du cercle d'image reste inutilisée et que les objectifs plus grands sont plus chers, un objectif plus petit est généralement plus rentable pour les capteurs de petite taille.
Résolution et taille des pixels
Un système de vision à haute résolution nécessite non seulement un capteur de plusieurs mégapixels, mais aussi un objectif capable de reproduire cette résolution. La résolution d'un objectif détermine si les détails fins restent visibles ou s'ils sont perdus. Dans les sections suivantes, vous apprendrez pourquoi la résolution et la taille des pixels doivent être considérées ensemble et comment vous pouvez évaluer les performances d'un objectif.
Résolution et paires de lignes par millimètre
La résolution d'un objectif est spécifiée en paires de lignes par millimètre (lp/mm). Cette valeur indique le nombre de lignes fines qui peuvent encore être clairement séparées les unes des autres sur un millimètre. Plus cette valeur est élevée, plus les détails représentés sont nets. Ce n'est que si la résolution de l'objectif est suffisamment élevée qu'un capteur peut exploiter tout son potentiel.
Courbes MTF : Netteté du centre au bord
La courbe MTF (fonction de transfert de modulation) peut être utilisée pour afficher la résolution d'un objectif sur l'ensemble du champ de l'image - du centre de l'image au bord. La courbe est basée sur une mire avec des lignes noires et blanches dont la distance devient de plus en plus petite. Les fabricants fournissent souvent des courbes MTF sur demande ou dans les fiches techniques et elles permettent d'évaluer objectivement les performances réelles d'un objectif.
Taille du pixel et choix de l'objectif en pratique
La résolution de l'objectif doit correspondre à la taille des pixels du capteur - ce n'est qu'ainsi que chaque pixel sera mis au point. Avec un capteur de 5 mégapixels, par exemple, vous avez besoin d'un objectif capable de résoudre ces 5 MP. Certains objectifs indiquent la résolution du capteur prise en charge directement en mégapixels - cela simplifie le processus de sélection, mais ne remplace pas les tests effectués à l'aide de données techniques telles que lp/mm ou les courbes MTF.
Ce n'est que lorsque la résolution du capteur et les performances de l'objectif sont parfaitement adaptées l'une à l'autre que le potentiel d'un système de vision par ordinateur peut être pleinement exploité.
Interaction de la longueur focale et de la taille du capteur
La distance entre le centre optique de l'objectif et le point focal est appelée distance focale. Tous les rayons lumineux de la lumière incidente parallèle se croisent au point focal. La distance focale f de la lentille dépend donc du pouvoir de réfraction des lentilles et est exprimée en millimètres.
Longueur focale et effet d'image
Plus la longueur focale est grande, plus les caractéristiques de téléobjectif de l'objectif sont importantes. Les objectifs géants que nous reconnaissons chez les photographes sportifs et les paparazzi ont clairement des longueurs focales plus grandes que les objectifs des appareils photo grand public. Les objectifs grand angle et les objectifs fish-eye ont des distances focales plus petites.
Distance focale typique
Distance focale (mm) | Type d'objectif | Champ de vision avec un capteur 2/3" | Champ de vision avec un capteur 1/2,5" |
2 | Fisheye | très grand | grand |
|---|---|---|---|
6 | Grand angle | grand | normal |
12 | normal | moyen | petit |
35 | Télé | petit | très petit |
100 | Super Télé | très petit | extrêmement petit |
Calcul de la distance focale
La longueur focale est déterminée par la largeur du capteur, la largeur de l'objet et la distance d'utilisation. La plupart des fournisseurs d'objectifs proposent sur leur site web des outils de calcul qui vous permettent de calculer la longueur focale.
Il est également possible de calculer la distance focale à l'aide de la formule suivante :
Choisir la bonne distance focale
Toutes les distances focales calculées ne sont pas disponibles sous forme d'objectif. Les valeurs courantes sont 4, 6, 8, 12, 16, 25, 35, 50, 75 et 100 mm (distances focales fixes). Si votre valeur se situe entre deux de ces valeurs, vous devriez généralement choisir la distance focale la plus courte pour obtenir un champ de vision plus large et une meilleure résolution. Les objectifs zoom offrent une grande souplesse, mais leur qualité d'image est généralement inférieure à celle des objectifs à distance focale fixe.
Exemples d'images pour différentes distances focales
La comparaison des images montre comment la section de l'image diminue et l'effet de zoom augmente au fur et à mesure que la longueur focale augmente - ce qui est crucial pour choisir le bon objectif. La longueur focale doit toujours correspondre à la taille du capteur et à la configuration spécifique de l'application.
Ouverture et conditions d'éclairage
Le choix de l'ouverture de la caméra a un impact direct sur la qualité de l'image et la luminosité. Le nombre F (ou F-stop) est le rapport de la longueur focale sur le diamètre du diaphragme et spécifie l'ouverture du diaphragme.
Nombre F et qualité d'image
Un nombre F élevé signifie une ouverture plus petite - moins de lumière tombe sur le capteur. Une grande ouverture est avantageuse dans des conditions de faible luminosité, car elle laisse passer plus de lumière.
Les ouvertures plus petites augmentent la profondeur de champ et réduisent les aberrations telles que le vignettage, mais peuvent entraîner un flou de diffraction. Ce phénomène est dû à la diffraction de la lumière au bord de l'ouverture et réduit la qualité de l'image.
Chaque objectif a donc un nombre F optimal, compromis entre une profondeur de champ maximale et une diffraction minimale.
Conclusion: Choisissez l'ouverture de manière à ce qu'elle corresponde à la situation d'éclairage de votre application - ni trop large, ni trop fermée.
Distance de travail / rapport de grossissement
La plupart des objectifs destinés à la vision industrielle sont optimisés pour une distance de travail d'environ 50 cm. Cette distance correspond à la distance habituelle entre la caméra et l'objet dans de nombreuses applications industrielles.
Les objectifs standard destinés à la vision industrielle offrent la meilleure qualité d'image pour des rapports de grossissement compris entre 1:1 et 1:10 (rapport entre la taille du capteur et celle de l'objet). Cette plage est souvent limitée par la distance minimale de mise au point (MOD) de l'objectif.
L'utilisation de ce que l'on appelle des bagues d'extension permet d'augmenter la distance de travail et, par conséquent, le grossissement. Cependant, les objectifs standard ne sont pas conçus pour ces grossissements plus élevés ; la qualité de l'image s'en trouve généralement considérablement altérée. Pour obtenir des résultats optimaux, il convient donc d'éviter autant que possible l'utilisation de bagues d'extension.
Si des rapports de grossissement plus élevés (supérieurs à 1:10) sont nécessaires, il est recommandé d'utiliser des objectifs macro. Ceux-ci sont spécialement conçus pour une plage comprise entre environ 1:10 et 1:1.
Pour obtenir des grossissements encore plus élevés (à partir d'environ 5x, soit un rapport ≥ 5:1), on utilise des objectifs de microscope.
Plage spectrale
Les objectifs classiques sont optimisées pour la lumière visible, c'est-à-dire les longueurs d'onde comprises entre 400 et 700 nm. La lumière infrarouge (IR) est généralement reproduite de manière floue par ces objectifs. Dans les applications exclusivement infrarouges, ce flou reste souvent acceptable.
Toutefois, s'il faut obtenir simultanément une image nette à la fois dans le spectre de la lumière visible et dans celui de l'infrarouge, l'objectif doit couvrir une plage de longueurs d'onde nettement plus large, comprise entre 400 et 1 000 nm. Cette exigence rend l'objectif plus coûteux ou entraîne des compromis sur d'autres paramètres de performance.
Liste de contrôle pour le choix d'un objectif
Avant de choisir un objectif, vérifiez les points suivants :
Monture d'objectif : elle détermine le type de monture dont l'objectif doit être muni pour pouvoir être fixé solidement au boîtier de la caméra.
Circuit d'image et capteur : assurez-vous que le circuit d'image de l'objectif correspond à la taille du capteur de la caméra ("circuitd'image maximal "indiqué dans la fiche technique).
Sélecteurs en ligne : utilisez les sélecteurs de lentilles en ligne proposés par les fabricants pour déterminer la distance focale appropriée.
Type d'objectif : choisissez entre une focale variable ou fixe en fonction de vos besoins.
Résolution : Vérifiez si l'objectif est réellement capable d'exploiter la résolution du capteur – un nombre élevé de mégapixels ne suffit pas à lui seul.
Valeur d'ouverture : familiarisez-vous avec les valeurs et les types d'ouverture ("ouverturerelative maximale "indiquée dans la fiche technique).
Plage spectrale : Indiquez si l'objectif doit capter uniquement la lumière visible ou également la lumière infrarouge.
Distance minimale : veillez à respecter la distance minimale de mise au point (MOD) entre la caméra et l'objet, car celle-ci influe sur le grossissement et la qualité de l'image.
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