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光学工程
远心镜头概述及其选型

远心镜头(Telecentric),主要是为纠正传统镜头的视差而特殊设计的镜头,它可以在一定的物距范围内,使得到的图像放大倍率不会随物距的变化而变化,这对被测物不在同一物面上的情况是非常重要的应用。此外,远心镜头(Telecentric)相比普通镜头,还具有低畸变,高景深,高分辨力等特性 。远心镜头由于其特有的平行光路设计一直为对镜头畸变要求很高的机器视觉应用场合所青睐,广泛应用于半导体、机械零部件,科研、激光测径,印钞等相关行业,主要完成精密测量、定位等工作任务。 

远心镜头一共有三种: 

1.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。 

2.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。 像方远心镜头的优点是,使相机的芯片获得均匀的光线,因为只有平行于光轴的光线才能入射在CCD/CMOS芯片前面的微型镜片上。从而使图像不会出现阴影。 

3.两侧远心镜头——此镜头兼于上面两种镜头的优点。 在工业图像处理/机器视觉中,一般只使用物方远心镜头!偶尔也有使用两侧远心镜头的,(当然价格更高)。而在工业图像处理/机器视觉这个领域里,像方远心镜头一般来说不会起作用的,因此这个行业基本是不用它的。 

什么时候需要远心镜头 

1.当需要检测有厚度的物体时(厚度>1/10 FOV直径) 

2.当需要检测不在同一平面的物体时 

3.当不清楚物体到镜头的距离究竟是多少时 

4.当需要检测带孔径的物体时 

5.当需要图像效果亮度几乎完全一致时 

6.当缺陷只在同一方向平行照明下才能检测到时 

与FA普通镜头相比,范例: 

1.远心特性 

非远心镜头下图(左),下下图(下)光学系统无法确保视场内一致的放大率,于是总会造成测量精度的下降。

 

2.低畸变特性 

大多数精确测量的场合需要对微小畸变进行标定,优秀的远心镜头厂家采集精确的灰度图像并进行精确分析以测量畸变,使得远心镜头的畸变如此微小(下图图),更真实的还原图像。

3.高景深范围和高解析度过小的景深会引起对比度的下降,结果会降低分辨力。远心镜头具有高的景深范围和解析度,满足各种不同的测试要求。

 

 


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