摸鱼顺便涨知识！来看看什么是远心镜头

不管假期长短，节后综合征总是会发作的。

正所谓，摸鱼时候的工资才叫赚来的钱——鲁迅（不是）。

不过，摸鱼总会有一点愧疚感（并没有！），不如学一点不知道用不用得上的小知识。

今天给大家介绍一点远心镜头的小知识。

远心镜头是为纠正传统工业镜头视差而设计的一种镜头，拥有超低失真度和超高清晰度。

就好像人会发出“这个鸽子为什么这么大”的疑问，近大远小的现象也会发生在普通镜头上。但是鉴于机器没有触觉、嗅觉的辅助，几乎只能依赖机器视觉，视差对工业生产的影响是非常大的。

能够纠正视差，实现超低失真的远心镜头，作用非常大。

远心镜头

原理

远心镜头主要运用的是小孔成像的原理，根据小孔（一般称孔径光阑）的位置不同，远心镜头可以分为三种：

1. 物方远心： 将孔径光阑放在像方焦平面上，也就是靠近相机这一侧，使物方主光线平行于光轴。物方远心镜头，即使物距发生变化，物体成像的尺寸也不会发生变化。其缺点是像方的距离依然会影响成像的尺寸，CCD的距离和倍率需要标定。

图片来自百度百科

2. 像方远心： 将孔径光阑放在物方焦平面上，也就是靠近物体这一侧。CCD的安装有偏差也不影响成像尺寸，但是物距的变化会有影响。这种类型在工业检测领域几乎不起作用，不多做赘述。

像方远心

3. 双远心： 结合物方远心和像方远心就得到了双远心，物体和像方的远近都不会影响成像的尺寸，在机器视觉检测领域经常运用。缺点是成本更高。

双远心

注意点

学习完毕！

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远心镜头原理和选型

镜头中的远心镜头是一种高端的机器视觉镜头，其目的是为纠正传统镜头视差，消除由于被测物体离镜头距离的远近不一致，造成放大倍率不一样的问题，简单说这种镜头拍出来的图像没有近大远小关系。并且远心镜头已经成为精密光学量测系统决定性的组件，以其独特的性能，目前在机器视觉应用中得到广泛的使用。

一般镜头在成像过程中，当工作距离发生变化时，其相机所成的图像大小会相应的发生变化，造成的结果就是同一个焦距的镜头，对应不同的物距，将会有不同的放大倍率。这一问题在某些应用场合是可以被忽略甚至加以利用的，但是当我们的视觉系统被用来执行精密测量任务时，这一特性则会成为极大的阻碍。

普通的镜头都存在一定范围的景深，当被测物体不在镜头的景深范围内时，图像就会变得模糊，无法清晰聚焦。因此，虽然设计师们在普通镜头上设计了调焦环，当工作距离发生变化时，可以通过调节对焦面来看清楚感兴趣的区域。

但是，如果被测物体本身的深度超出了一定范围，普通镜头始终没办法同时看清首尾两端，这种问题必须通过其他的途径来解决，远心镜头即是为了解决这些问题应运而生的。

随着现在成像芯片分辨率的不断提高，用户对测量精度的要求也越来越苛刻，普通的镜头受制于其光学成像的原理，最好的也只能做到10um左右，视觉检测领域需要精度更高的成像产品。

目前远心镜头主要分为：物方远心镜头、像方远心镜头和双侧远心镜头三大类。设计原理为：

1、物方远心光路设计原理及作用：

物方远心光路是将孔径光阑放置在光学系统的像方焦平面上，物方主光线平行于光轴主光线的会聚中心位于物方无限远，称之为：物方远心光路。其作用为：可以消除物方由于调焦不准确带来的，读数误差。

2、像方远心光路设计原理及作用：

像方远心光路是将孔径光阑放置在光学系统的物方焦平面上，像方主光线平行于光轴主光线的会聚中心位于像方无限远，称之为：像方远心光路。其作用为：可以消除像方调焦不准引入的测量误差。

3、两侧远心光路设计原理及作用：

综合了物方/像方远心的双重作用。主要用于视觉测量检测领域。

从远心镜头设计原理即可看出，远心镜头是在充分利用光学成像特性，充分考虑在成像中光线的影响而设计的高精度镜头，如果出现下面的情况，建设选型上使用远心镜头。

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，或者需要超过检测精度时,如容许误差为1um。

远心镜头的选型

远心镜头的放大倍率是远心镜头的重要参数之一，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：

1、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。

2、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、F口等，只要跟相机配套即可使用。

3、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。

4、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，建议先选定镜头，依据其工作距离设计其他机械结构。

5、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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