科普-什么是远心镜头-如何选择摄像头（远心镜头如何选型）

定义

远心镜头主要是为了校正传统工业镜头的视差而设计的。它们可以在一定的物距范围内使用，使得获得的图像的放大倍数不会改变。适用于被测物体不在同一物体表面的情况。是一个非常重要的应用。远心镜头因其独特的平行光路设计，一直在需要高镜头畸变的机器视觉应用中受到青睐。

原理优点

编辑远心镜头设计的目的是为了消除因被测物体距镜头距离不一致而造成的放大倍率差异。根据远心镜头的分类设计原则，它们是：

1）远心光路设计原理及作用：

物方远心光路将孔径光阑置于光学系统的像方焦平面上。物空间主光线平行于光轴，主光线的会聚中心位于像侧无穷远处。这称为物空间远心光路。其作用是：可以消除因物方对焦不准而造成的读数误差。

物方远心镜头设计示意图

2）远心光路设计原理及作用：

像侧远心光路将孔径光阑置于光学系统的物侧焦平面上。像侧主光线平行于光轴，主光线的会聚中心位于物侧无穷远处。这称为像方远心光路。其作用是消除因像侧对焦不准确而造成的测量误差。

图像远心镜头设计示意图

3）两侧远心光路设计原理及作用：

它结合了物方/像方和远心的双重功能。主要应用于视觉测量和检测领域。

双远心镜头设计示意图

技术参数

1）图像分辨率高

图像分辨率通常通过CTF来测量，CTF量化图像传感器现有的空间频率对比度，单位为lp/mm。大多数机器视觉集成商往往只是收集大量廉价的低像素、低分辨率镜头，最终只能产生模糊的图像。借助AFT远心镜头，即使使用小像素图像传感器也可以生成高分辨率图像。

2）几乎零失真

畸变系数是图像传感器的实际尺寸与图像尺寸之间的百分比差异。普通机器镜头的畸变通常高于1~2%，严重影响测量精度。相比之下，远心镜头经过严格的制造和质量检验，严格控制这一误差在0.1%以下。

3）无透视误差

在计量应用中进行精确的线性测量时，通常需要从标准正面观察物体。此外，许多机械部件无法准确放置，并且测量时间间隔不断变化。另一方面，软件工程师需要准确反映真实事物的图像。远心镜头可以完美解决上述困惑：由于入瞳可以位于无穷远，成像时只会接收到平行于光轴的主光线。

4）远心设计和超宽景深

双远心镜头不仅可以利用光圈和倍率来增强自然景深，而且还具有非远心镜头无法比拟的光学效果：在一定物距内移动物体时，图像保持不变，即放大倍率保持不变。

如何选择

机器视觉近年来在中国发展迅速。大家对系统集成中普通镜头的选型都有一定的了解，但对于远心镜头的选型却常常感到困惑，即使选型是在技术人员的帮助下完成的。Lens，我还是不知道使用时要注意什么问题。针对这一问题，远心镜头与相机的匹配选择原则与普通工业镜头相同，只要目标面的规格大于或等于相机目标面即可。使用时请注意，远心镜头物镜垂直下方的区域为远心成像，超出此范围的区域不是严格意义上的远心成像。这点在实际使用中一定要注意。一定要小心，否则会产生不必要的偏见。

客户在选择远心镜头时，首先应该了解什么时候选择远心镜头。根据远心镜头的原理特点和独特优势，当检查对象遇到以下6种情况时，最好使用远心镜头：

1）当需要检测有厚度的物体时；

2）当需要检测不在同一平面上的物体时；

3）当不清楚物体与镜头之间的距离是多少时；

4）当需要检测孔径和三维物体时；

5）当需要低畸变和几乎相同的图像亮度时；

6)当缺陷只能在同一方向的平行照明下才能检测到时。

选择远心镜头时，首先应了解远心镜头相关指标对应的使用条件：

1）物体大小------拍摄范围。

2）像方尺寸------所用CCD靶面的尺寸。

3)工作距离------物镜前表面与被摄物体之间的距离。

4)分辨率---------所使用的CCD像素大小。

5）景深------------镜头能形成清晰图像的范围。图像/物体放大倍数越大，景深越小。

6）接口------------摄像头接口，多为C、T等接口。

根据使用情况，选择适合物体尺寸的物镜和CCD或CMOS相机。同时，得到图像尺寸，就可以计算出放大倍数，然后根据产品列表选择合适的图像镜头。在选择过程中，还应注意景深指数的影响，因为图像/物体放大倍数越大，景深越小。为了获得合适的景深，您可能需要重新选择镜头。

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