什麼是遠鏡頭 遠鏡頭工作原理介紹

工業鏡頭是機器視覺系統中十分重要的成像元件，系統若想完全發揮其功能，工業鏡頭必須要能夠滿足要求才行。21世紀初，随着機器視覺系統在精密檢測領域的廣泛應用，普通工業鏡頭難以滿足檢測要求，為彌補普通鏡頭應用之不足，适應精密檢測需求，遠心鏡頭應運而生。

遠心鏡頭依據其獨特的光學特性：高分辨率、超寬景深、超低畸變以及獨有的平行光設計等，給機器視覺精密檢測帶來質的飛躍。遠心鏡頭依據其獨特的光學特性：高分辨率、超寬景深、超低畸變以及獨有的平行光設計等，給機器視覺精密檢測帶來質的飛躍。

什麼是遠鏡頭

遠心鏡頭(telecentric)，主要是為糾正傳統工業鏡頭視差而設計，它可以在一定的物距範圍内，使得到的圖像放大倍率不會變化，這對被測物不在同一物面上的情況是非常重要的應用。遠心鏡頭由于其特有的平行光路設計一直為對鏡頭畸變要求很高的機器視覺應用場合所青睐。

遠鏡頭原理優勢

遠心鏡頭設計目的就是消除由于被測物體(或ccd晶片)離鏡頭距離的遠近不一緻，造成放大倍率不一樣。根據遠心鏡頭分類設計原理分别為：

1)物方遠心光路設計原理及作用：

物方遠心光路是将孔徑光闌放置在光學系統的像方焦平面上，物方主光線平行于光軸主光線的會聚中心位于像方無限遠，稱之為：物方遠心光路。其作用為：可以消除物方由于調焦不準确帶來的，讀數誤差。

2)像方遠心光路設計原理及作用：

像方遠心光路是将孔徑光闌放置在光學系統的物方焦平面上，像方主光線平行于光軸主光線的會聚中心位于物方無限遠，稱之為：像方遠心光路。其作用為：可以消除像方調焦不準引入的測量誤差。

3)兩側遠心光路設計原理及作用：

綜合了物方/像方遠心的雙重作用。主要用于視覺測量檢測領域。

應用優勢

遠心鏡頭主要應用于精密測量。在精密光學測量系統中，由于普通光學鏡頭會存在一定的制約因素，如影像的變形、視角選擇而造成的誤差、不适當光源幹擾下造成邊界的不确定性等問題，進而影響測量的精度。而遠心鏡頭(telecentric鏡頭)能有效降低甚至消除上述問題，是以telecentric鏡頭已經成為精密光學量測系統決定性的元件，其應用領域也越來越廣泛。

遠鏡頭如何選擇

這些年機器視覺在中國發展迅速，大家在系統內建中對普通鏡頭的選型已經有了一定了解，但是對遠心鏡頭的選型還經常是一頭霧水，即便在技術人員的幫助下選擇完鏡頭，在使用過程中還是不知道該注意哪些問題。針對這個問題，遠心鏡頭和相機的比對選擇原則和普通工業鏡頭是一樣的，隻要其靶面的規格大于或等于相機的靶面即可。使用過程中請留意，在遠心鏡頭的物鏡垂直下方區域範圍的都是遠心成像，而超出此範圍的區域，就不是嚴格意義上的遠心成像了，這點在實際的使用中一定要注意，否則會産生不必要的偏差。

客戶在選擇遠心鏡頭時，首先應明白在什麼時候需要時選擇遠心鏡頭。根據遠心鏡頭原理特征及獨特優勢，當檢查物體遇到以下6中情況時，最好選用遠心鏡頭：

1)當需要檢測有厚度的物體時(厚度>1/10 fov直徑);2)需要檢測不在同一平面的物體時;3)當不清楚物體到鏡頭的距離究竟是多少時;4)當需要檢測帶孔徑、三維的物體時;5)當需要低畸變、圖像效果亮度幾乎完全一緻時;6)當缺陷隻在同一方向平行照明下才能檢測到時。

根據使用情況(物體尺寸和需要的分辨率)選擇物方尺寸合适的物方鏡頭和ccd或cmos相機，同時得到像方尺寸，即可計算出放大倍率，然後根據産品清單選擇合适的像方鏡頭。選擇過程中還應注意景深名額的影響，因為像/物倍率越大景深越小，為了得到合适的景深，可能還需要重新選擇鏡頭。

與普通鏡頭對比

遠心工業鏡頭主要是為糾正傳統工業鏡頭的視差而特殊設計的鏡頭，它可以在一定的物距範圍内，使得到的圖像放大倍率不會随物距的變化而變化，這對被測物不在同一物面上的情況是非常重要的應用。

普通工業鏡頭目标物體越靠近鏡頭(工作距離越短)，所成的像就越大。在使用普通鏡頭進行尺寸測量時，會存在如下問題：

1)由于被測量物體不在同一個測量平面，而造成放大倍率的不同;2)鏡頭畸變大;3)視差也就是當物距變大時，對物體的放大倍數也改變;4)鏡頭的解析度不高;5)由于視覺光源的幾何特性，而造成的圖像邊緣位置的不确定性。

而遠心鏡頭就可以有效解決普通鏡頭存在的上述問題，而且沒有此性質的判斷誤差，是以可用在高精度測量、度量計量等方面。遠心鏡頭是一種高端的工業鏡頭，通常有比較出衆的像質，特别适合于尺寸測量的應用。

無論何處，在特定的工作距離，重新調焦後會有相同的放大倍率，因為遠心鏡頭的最大視場範圍直接與鏡頭的光欄接近程度有關，鏡頭尺寸越大，需要的現場就越大。遠心測量鏡頭能提供優越的影像質素，畸變比傳統定焦鏡頭小，這種光學設計令影像面更對稱，可配合軟體進行精密測量

普通鏡頭優點：成本低，實用，用途廣。

普通鏡頭缺點：放大倍率會有變化，有視差。

普通鏡頭應用：大物體成像。

遠心鏡頭的優點：放大倍數恒定，不随景深變化而變化，無視差。

遠心鏡頭的缺點：成本高，尺寸大，重量重。

遠心鏡頭的應用：度量衡方面，基于ccd方面的測量，微晶學

本文轉自d1net（轉載）