Aperture 是什麼？
Aperture（光圈）是鏡頭內控制進光量的可變孔徑。以「F 值」（F-stop）表示，如 F2.8、F5.6、F8、F11、F16。
F 值與光圈的關係：
- F 值小（如 F2.8）= 光圈大 = 進光多
- F 值大（如 F16）= 光圈小 = 進光少
工業最常用範圍：F4 - F16。
F 值序列與進光量關係
| F 值 | 光圈相對大小 | 進光量（相對 F8） |
|---|---|---|
| F2.8 | 大 | 8 倍 |
| F4 | 中大 | 4 倍 |
| F5.6 | 中 | 2 倍 |
| F8 | 標準 | 1×（基準） |
| F11 | 中小 | 1/2 |
| F16 | 小 | 1/4 |
| F22 | 極小 | 1/8 |
每差 1 個 F-stop = 進光量差 2 倍。
Aperture 3 大影響
1. 進光量（亮度）
- F 小（大光圈）→ 亮
- F 大（小光圈）→ 暗
- 影響：曝光時間、需不需要 Strobe
2. 景深 DOF
- F 小（大光圈）→ 景深淺
- F 大（小光圈）→ 景深深
- 影響：工件高低差容忍度
3. 邊緣銳利度（解析度）
- F 8-F11 是最銳利範圍（多數鏡頭最佳值）
- F < 4 邊緣略軟（球面像差）
- F > 16 出現衍射模糊（diffraction）
工業視覺最佳 F 值
依場景選擇：
| 場景 | 推薦 F 值 | 理由 |
|---|---|---|
| 平面工件、亮度充足 | F8 | 解析度最佳、DOF 中等、進光適中 |
| 高低差大工件（散裝、組裝） | F11-F16 | DOF 優先 |
| 低光環境 | F4-F5.6 | 進光優先（搭配 Strobe） |
| 精密量測 μm 級 | F8-F11 | 解析度最佳，避免衍射 |
| 高速產線（曝光時間極短） | F4-F5.6 + Strobe | 進光速度優先 |
工業普遍 default：F8。
Aperture + Strobe Lighting 黃金組合
高速產線常用組合：
- F8-F11（DOF 適中 + 銳利度好）
-
- Strobe LED（瞬間高亮）= 凍結移動工件
-
- 短曝光時間（10-100 μs）
這個組合在輸送帶 1 m/s 速度下仍可清晰拍攝。
Aperture 設定的常見錯誤
❌ 錯誤 1：開到最大光圈追求亮度
- F2.8 雖最亮，但景深極淺 + 邊緣模糊
- 工件略偏移就失焦
- 解法：用 F8 + 補強光源
❌ 錯誤 2：縮到最小光圈追求 DOF
- F22 雖 DOF 大，但衍射模糊 + 亮度極低
- 反而看不清楚邊緣
- 解法：F11-F16 上限，更大 DOF 需求改用 Telecentric
❌ 錯誤 3：忘了固定光圈
- 多數工業鏡頭光圈是「可手動轉」
- 工程師調好後忘記鎖死（用塑膠夾或 Locking Ring）
- 產線振動可能讓光圈跑掉
Cognex 機型 + 鏡頭光圈
Cognex 智慧相機（In-Sight / DataMan）使用標準 C-Mount 工業鏡頭：
| 鏡頭類型 | 典型 F 範圍 | 適用 |
|---|---|---|
| 一般工業 C-Mount | F2.8 - F16 | 多數場景 |
| Telecentric 遠心 | F8 - F16 | 精密量測 |
| 微距 macro | F2.8 - F22 | 小工件 |
| 可調焦變焦 | F4 - F22 | 多視野彈性 |
VSK 提供完整鏡頭選型表，含每個鏡頭的最佳 F 值建議。
工程師常見問題
Q1：F 值是「光圈直徑 / 焦距」嗎？
A：反過來 — F = 焦距 / 光圈直徑。50mm 鏡頭、光圈直徑 6.25mm → F = 50/6.25 = F8。
Q2：能用軟體調光圈嗎？
A：不能。光圈是鏡頭物理結構，必須手動轉鏡頭上的環。Cognex 內建液態鏡頭（如 In-Sight 2800、DataMan 470 / 580 部分機型）的焦距可調，但光圈仍是鏡頭固定的。
Q3：光圈和 ISO（增益）一樣嗎？
A：完全不同。
- Aperture = 鏡頭進光控制（物理）
- Gain / ISO = 感光元件電子放大（數位）
調 Gain 提升亮度會增加雜訊；調 Aperture 提升亮度則不會。優先調 Aperture。
Q4：衍射 / 繞射模糊（diffraction blur）是什麼？
A：F 值太大時，光通過小孔產生波動干涉 → 影像變模糊。每個鏡頭都有「衍射極限」，超過則精度下降。一般工業鏡頭 F11 以上開始出現，F16 為實務上限。
想設定最佳光圈？
VSK 提供光學設定諮詢：
- 光圈評估 — 依您的精度 / DOF / 速度需求建議 F 值範圍
- 鏡頭選型 — Cognex 鏡頭表對應
- 燈光配套 — F 值 + Strobe + 曝光時間整合建議
請告訴 VSK 工件 + 產線速度 + 精度需求，VSK 工程師評估後會盡快與您聯繫。