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远心镜头最全百科知识
2017.10.16
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什么是远心镜头:远心镜头(Telecentric lens),是为纠正传统镜头视差而设计,它可以在一定的物距范围内,使得到的图像放大倍率不会变化,简单的说这种镜头拍出来的图像没有远近大远小关系。

远心镜头分类:远心镜头又分为物方远心镜头、像方远心镜头和双侧远心镜头。

物方远心镜头:物方远心镜头是将孔径光阑放置在光学系统的像方焦平面上,当孔径光阑放在像方焦平面上时,即使物距发生改变,像距也发生改变,但像高并没有发生改变,即测得的物体尺寸不会变化。物方远心镜头用于工业精密测量,畸变极小。高性能的可以达到无畸变。

物方远心光路.png

                                                                                           物方远心镜头光路


像方远心镜头:像方远心镜头,通过在物方焦平面上放置孔径光阑,使像方主光线平行于光轴,从而虽然CCD芯片的安装位置有改变,在CCD芯片上投影成像大小不变。   

像方远心光路.png

                                                                                            像方远心镜头光路


双侧远心镜头:双侧远心镜头 double telecentric、bi-telecentric),这种镜头的特点是物体离得远近或者相机离得远近都不影响放大倍数。所以广泛的应用在机器视觉测量检测领域。

双侧远心镜头.png

                                     普密斯双侧远心镜头


双远心镜头解决了3问题:

1. 分辨率问题:

普通工业镜头分辨率跟不上芯片分辨率提高的脚步,其受制于其光学成像的原理,最好的也只能做到10um左右,最多可配合1000W像素的相机使用,满足不了现在高分辨率相机和高精度测量检测的要求。

2. 景深问题:

普通镜头的景深比较小,当需要测量的物体在镜头纵深方向超出其范围,检测或测量无法进行。

3. 放大倍率问题:

放大倍率随作距离变化而发生变化。当我们的视觉系统被用来执行精密测量任务时,这一特性会导致不可容忍的误差。


远心镜头使用范围

       什么情况下应该选用远心镜头呢?根据过去的一些经验,小编总结了一些选型方面的建议。

1. 当被检测物体厚度较大,需要检测不止一个平面时,典型应用如食品盒,饮料瓶等。

2. 当被测物体的摆放位置不确定,可能跟镜头成一定角度时。

3. 当被测物体在被检测过程中上下跳动,如生产线上下震动导致工作距离发生变化时。

4. 当被测物体带孔径、或是三维立体物体时。

5. 当需要低畸变率、图像效果亮度几乎完全一致时。

6. 当需要检测的缺陷只在同一方向平行照明下才能检测到时。

7. 当需要超过检测精度时,如容许误差为1um。


远心镜头的选型方法

远心镜头的选型办法其实跟普通光学系统中的镜头类似,需要关注的几个点如下:

兼容的CCD靶面尺寸。这一点跟普通镜头的选择类似,要求远心镜头兼容的CCD靶面大于或等于配套的相机靶面,否则会造成分辨率的浪费。

接口类型目前远心镜头提供的接口类型也跟普通镜头类似,有C口,F口等,只要跟相机配套即可使用。

放大倍率,或成像范围。当放大倍率和CCD靶面确定时,成像范围即确定,反之亦然。

工作距离:一般以上三点选定的情况下,工作距离已经确定在一个范围之内,这是其成像光路决定的。需要注意的就是此工作距离是否满足实际使用要求。当选用远心系统进行检测时,我们建议先选定镜头,依据其工作距离设计其他机械结构。

景深范围:在满足前面几个使用条件的前提下,景深范围越大,说明远心系统的光学特性越好,在选型时可作为参考。

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