在機器視覺應用中，瓶體內部、金屬罐內壁、螺紋孔、管件及微小孔洞一直是相對困難的檢測項目。
傳統方式若要完整觀察腔體內部，通常需要旋轉工件、配置多台相機，或將光學探頭伸入孔洞內部。不僅機構設計較為複雜，也增加設備空間、校正、維護及影像整合的難度。
OPTO Engineering HC Series 超中心鏡頭（Hypercentric Lens）則提供另一種解決方式：利用特殊的超中心光學設計，讓相機從工件外部即可取得腔體內部影像，並依不同型號完成底部、內壁＋底部，甚至微小孔洞內部的360°視覺檢測。
什麼是超中心鏡頭（Hypercentric Lens）？
一般鏡頭主要針對物體正面或平面特徵進行成像，但當檢測目標位於瓶口、孔洞、管件或圓柱腔體內部時，視線容易受到開口與側壁遮蔽。
超中心鏡頭採用特殊光路設計，使來自物體的光線經由特定的匯聚點（Convergence Point / Entrance Pupil）進入鏡頭。
透過這種成像方式，鏡頭可以穿越瓶口、狹窄開口或縮口結構，從工件外部觀察原本不容易看到的腔體內壁與底部。OPTO Engineering HC 系列正是針對這類 Inner Inspection 腔體內部檢測所設計。
這項技術最大的價值在於：
不需要把相機或光學探頭伸入工件，也不一定需要旋轉工件，即可取得內部關鍵特徵影像。
HC Series：單相機完成360°腔體內部檢測
OPTO Engineering HC 系列支援最高 1.1" Sensor，主要針對不同直徑的中空圓柱型工件，例如：
瓶體、玻璃瓶、藥瓶、易拉罐、金屬罐、容器、螺紋孔、加工孔、管件以及其他中空零組件。
HC 系列特殊的光學路徑，可讓光線穿越瓶頸與狹窄開口，由工件外部取得腔體內部影像，因此在適合的工件幾何與光學條件下，可大幅簡化傳統需要工件旋轉或多相機配置的檢測架構。
其主要技術優勢包括：
- 單相機檢測：降低多相機同步、校正與影像拼接需求。
- 360°腔體檢測：適合圓柱形內壁、孔洞與瓶體內部。
- 工件外部成像：無須將光學探頭伸入腔體。
- 大景深設計：有利於不同深度內部結構的成像。
- 大視角：可取得更多內壁與底部資訊。
- 可變光圈：可依景深、亮度與影像品質需求調整。
- 支援最大1.1" Sensor：可搭配高解析度工業相機。
- 微小孔洞檢測：HCN系列最小可對應至0.75 mm等級的小型腔體。
HC系列三種鏡頭有什麼不同？
HC系列依照檢測位置與工件尺寸，主要分為 HCBI、HCSI與HCN 三種架構。
| 系列 | 主要用途 | 適合檢測項目 |
|---|---|---|
| HCBI | 腔體底部檢測 | 瓶底、罐底、孔底、異物、污點、缺陷 |
| HCSI | 內壁＋底部同步檢測 | 金屬罐、瓶體、圓柱腔體、內壁瑕疵 |
| HCN | 微小腔體內部檢測 | 微孔、小型零件、牙科植體、精密加工孔 |
1. HCBI－底部超中心鏡頭
HCBI（Bottom Inspection）主要針對中空物體的底部表面進行高解析度成像。
相較於需要將相機對準狹窄開口的傳統方法，HCBI利用超中心光路穿越開口觀察腔體底部，因此非常適合：
瓶底異物、污點、刮傷、缺陷、印刷／點碼、孔底加工品質及容器底部品質檢查。
此外，透過調整鏡頭 f/N，在部分應用條件下也可以讓部分內側壁維持於可用的對焦範圍。
例如 HCBI023 為2/3" Sensor版本，官方規格視角為30°，並提供可變光圈。
2. HCSI－內壁與底部同步檢測
如果AOI檢測需求不只是底部，而是希望同一張影像同時觀察腔體內壁與底部，則可以採用HCSI系列。
HCSI的光學設計提供更大的觀察角度，使相機可以同時取得：腔體底部＋周圍360°內壁資訊。
因此特別適合金屬容器、罐體、瓶體及其他圓柱形中空零件的完整內部品質檢查。
以HCSI023為例，官方資料標示其視角可達 60°，並針對Side & Bottom Inspection設計。
在實際AOI系統中，可以進一步搭配影像處理或AI深度學習，用於判斷：
刮傷、裂痕、凹痕、污漬、異物、加工瑕疵、方向及零件完整性。
3. HCN－微小腔體與微孔檢測
對於一般360°鏡頭難以處理的微型孔洞與小型腔體，HCN Nano Hypercentric系列則進一步將超中心光學技術應用至微小工件。
HCN系列可對應最小約0.75 mm的孔洞／微型腔體，官方列出的應用之一就是微型牙科植體螺絲的內部特徵檢測。
因此除了牙科植體之外，也具有導入下列精密製造應用的潛力：
精密螺絲、微型孔洞、精密加工孔、小型金屬零件、醫療零件與其他微型中空零組件。
為什麼360°腔體檢測不一定需要旋轉工件？
這也是HC系列與一般機器視覺架構最大的差異之一。
傳統檢測圓柱內壁時，常見做法是：
旋轉工件＋固定相機，或者採用多相機＋多角度取像。
這兩種方式都會增加機構、Trigger、校正、影像拼接與Cycle Time控制的複雜度。
HC系列則利用超中心光路，在適合的腔體幾何條件下，將不同方向的內部表面資訊投影至單一相機影像，因此可在不旋轉工件、且不建立複雜多相機架構的情況下取得內部表面資訊。
對自動化設備製造商而言，這代表系統有機會進一步降低：
機構複雜度、相機數量、影像校正工作、設備空間及系統整合成本。
HC超中心鏡頭適合哪些AOI應用？
金屬罐／易拉罐內壁檢測
可利用HCSI同時取得罐底與環形內壁影像，進一步檢查內壁刮傷、異物、污染、凹痕或加工異常。
玻璃瓶與食品飲料容器
HCBI可針對瓶底進行高解析度檢測，例如瓶底異物、污染物、玻璃缺陷或其他品質異常。OPTO Engineering亦將啤酒瓶底異物檢測列為HCBI的應用案例。
藥瓶與醫療容器
製藥與醫療包裝對異物與容器品質要求較高，利用超中心鏡頭可從容器外部取得內部影像，適合作為自動化視覺檢測架構的一部分。
螺紋孔與金屬加工孔
對機械加工產業而言，孔內檢測往往比外觀檢測困難。
超中心鏡頭可用於觀察孔壁、孔底、加工特徵、毛刺、污染、異物及缺陷，降低特殊探頭或多角度取像需求。
微型牙科植體與精密零件
HCN Nano系列則將應用延伸至微小腔體，可針對牙科植體等微型工件進行內部特徵與數量判定。
HC系列選型：HCBI、HCSI還是HCN？
實際選型不能只看「工件直徑」，建議至少確認以下幾項條件：
① 工件開口直徑
② 腔體內徑
③ 腔體深度／高度
④ 需要檢查底部、側壁，或兩者都要
⑤ 最小缺陷尺寸
⑥ 相機Sensor尺寸與解析度
⑦ 可使用的Working Distance
⑧ 工件材質與表面反射特性
⑨ 光源配置
⑩ 設備空間與Cycle Time
其中尤其需要注意開口直徑、腔體直徑與深度之間的比例。
因為超中心鏡頭必須讓特定角度的光線穿越開口後進入鏡頭，如果瓶頸或孔口過小、腔體過深，部分內壁仍可能受到遮蔽。
因此HC系列專案建議在正式選型前，提供工件圖面＋實際樣品＋最小缺陷尺寸進行光學評估與實機成像測試。
常見問題 FAQ
Q1：什麼是360度鏡頭？
在機器視覺領域，360° View Lens通常指可透過特殊光學結構，在單一相機影像中取得圓柱工件多方向表面資訊的鏡頭。HC系列則特別針對腔體內部360°檢測進行設計。
Q2：什麼是超中心鏡頭？
超中心鏡頭（Hypercentric Lens）利用特殊的光線匯聚幾何，使相機能以不同於一般鏡頭的視角觀察立體物體或腔體，HC系列進一步利用此原理從工件外部取得內壁及底部影像。
Q3：可以同時看到瓶子的內壁與底部嗎？
可以。若需要內壁與底部同步成像，可評估HCSI Side & Bottom系列；若主要檢測底部，可優先評估HCBI系列。Opto Engineering
Q4：微小孔洞可以使用360°鏡頭嗎？
可以評估HCN Nano Hypercentric系列。官方資料指出HCN系列可應用於最小約0.75 mm的小孔與微型腔體。Opto Engineering
Q5：一定要旋轉工件嗎？
不一定。HC系列的重要設計目的之一，就是利用特殊光路，在適合的工件條件下從外部取得內部表面影像，降低旋轉工件或複雜多相機系統的需求。
Q6：HC鏡頭可以搭配AI瑕疵檢測嗎？
可以。HC鏡頭負責解決「如何把原本看不到的內部缺陷清楚成像」，取得穩定影像後，再搭配傳統機器視覺演算法或AI／Deep Learning進行瑕疵分類與判定。
結論：把「看不到的內部」轉換成可量化的AOI影像
在瓶體、金屬罐、管件、螺紋孔及微型孔洞的自動化檢測中，真正困難的問題往往不是演算法，而是如何先取得穩定且具有足夠資訊量的影像。
OPTO Engineering HC系列透過Hypercentric超中心光學設計，提供HCBI底部檢測、HCSI內壁＋底部同步檢測，以及HCN微小腔體檢測三種方向，讓單相機360°腔體內部AOI成為更具可行性的方案。
對於食品飲料、製藥、化妝品、醫療、金屬加工及精密零組件產業而言，可依據工件尺寸、開口、腔體深度及缺陷尺寸，進一步評估適合的HC系列鏡頭與相機解析度。
原廠技術資料可參考 OPTO Engineering HC Series 官方產品頁
