遠心鏡頭簡介 | |
遠心鏡頭,由Telecentric Lens翻譯而來。“tele”是far,即中文的“遠”;“centric”,翻譯為“中心的”?!癟elecentric Lens”直譯即“遠心鏡頭”。但按照字面,用戶是比較難理解其準確含義。 從光學上定義,遠心鏡頭是一種主軸主光線與光軸平行的成像鏡頭,其主要指標為遠心度。 其光學定義比較抽象,我們可以從應用角度了解其特點。在應用端,即精密測量領域,遠心鏡頭的特點是可以在一定的物距范圍內,圖像放大倍率不發(fā)生變化,消除了其他光學鏡頭測量不準的狀況。 | |
遠心鏡頭可分為物方遠心鏡頭、像方遠心鏡頭和雙遠心鏡頭。下面從原理上來介紹下這三種產(chǎn)品的特點和區(qū)別: | |
物方遠心鏡頭 物方遠心鏡頭,是將孔徑光闌放置在光學系統(tǒng)的像方焦平面上,即入瞳位于物方無窮遠處,所有進入鏡頭的物方發(fā)光點的主光線都和鏡頭的光軸平行,如圖2所示。
該光路可以消除物方由于調焦不準確帶來的讀數(shù)誤差,即在一定距離范圍內,物距發(fā)生改變,但像高不變,即測得的物體尺寸不會發(fā)生變化。物方遠心鏡頭用于工業(yè)精密測量,畸變極小,高性能的可以達到無畸變。 | |
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圖2 物方遠心光學系統(tǒng) | |
像方遠心鏡頭 像方遠心鏡頭,是通過在物方焦平面上放置孔徑光闌,即出瞳位于像方無窮遠處,所有經(jīng)過鏡頭進入到CCD的成像點的主光線都和鏡頭的光軸平行,如圖3所示。 該光路可以消除像方調焦不準引入的測量誤差,即在一定范圍內,雖然CCD的安裝位置有改變,在CCD上成像大小不變。 | |
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圖3 像方遠心光學系統(tǒng) | |
雙遠心鏡頭 雙遠心鏡頭,綜合了物方遠心鏡頭與像方遠心鏡頭二者的優(yōu)點,避免了兩種方法產(chǎn)生的測量誤差,保證了測量數(shù)據(jù)的精確度,如圖4所示。雙遠心鏡頭主要用于機器視覺檢測領域。 | |
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圖4 雙遠心光學系統(tǒng) | |
遠心鏡頭的技術指標 | |
遠心鏡頭由于設計原理,具有高分辨率、超大景深,超低畸變等光學特征。選擇遠心鏡頭時,通常需要關注放大倍率、景深、遠心度、畸變、分辨率等技術指標。
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放大倍率 | |
遠心鏡頭的放大倍率,β=感光器直徑/視野直徑,感光器尺寸如圖5所示,在選擇遠心鏡頭時,要求遠心鏡頭兼容的傳感器靶面大于或等于配套的相機靶面,否則會造成分辨率的浪費。
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圖5 感光器尺寸比例大小 | |
遠心度 | |
遠心度描述了遠心鏡頭主光線偏離于光軸的角度,角度越小遠心度越好,成像的倍率誤差就越小,測量也就越精確。 | |
景深 | |
景深指鏡頭能成清晰像的最近物點與最遠物點之間的距離。由于遠心鏡頭的設計原理,具有比普通工業(yè)鏡頭大得多的景深。 | |
畸變 | |
畸變是光學透鏡固有的透視失真的總稱,遠心鏡頭具有很小的畸變,聯(lián)合光科的遠心鏡頭產(chǎn)品畸變都做到了0.06%以下。 | |
分辨率 | |
分辨率指遠心鏡頭能分辨的兩點的最小距離或1mm內可以分辨觀察到黑白條紋的線對數(shù)。也可用傳感器能分辨的最高空間頻率表示,遠心鏡頭的分辨率=1 / 2 x 像元尺寸。 如:傳感器像元大小3um,遠心鏡頭的分辨率則是166lp/mm,根據(jù)高分辨率的要求,鏡頭的MTF需要在166lp/mm大于0.3。 | |
在選擇遠心鏡頭時,除了以上主要的技術指標外,遠心鏡頭的接口類型、照明方式、F數(shù)等技術指標也需要滿足要求。 | |
遠心鏡頭選型 | |
由于遠心鏡頭具有技術優(yōu)勢,目前,在機械零件測量、塑料零件測量、玻璃制品與醫(yī)藥零件測量、電子元件測量等高精度檢測方面均有應用。遠心鏡頭與光源、相機一起構成一個圖像采集系統(tǒng),因此遠心鏡頭的選擇受到整個系統(tǒng)要求的制約,在進行選擇時要綜合判斷: 1. 鏡頭的視場≥被測物大小;同時考慮鏡頭放大倍率和兼容傳感器尺寸; 2. 鏡頭的景深大小≥被測物表面起伏高度; 3. 鏡頭的分辨率、畸變、遠心度匹配檢測系統(tǒng)的檢測精度; 4. 鏡頭的工作距離、外形尺寸匹配安裝的尺寸空間; 5. 鏡頭的接口匹配相機接口; 6. 還需要考慮系統(tǒng)的打光照明方式,有非同軸和同軸兩種遠心鏡頭可供選擇,同時要考慮到鏡頭F數(shù)和照明接口尺寸。 | |
聯(lián)合光科可提供標準C接口的GA大視野雙遠心鏡頭和緊湊型高倍率雙遠心鏡頭,兩個系列遠心鏡頭均有同軸照明和非同軸照明兩種版本,產(chǎn)品特點如下,更多產(chǎn)品詳細技術指標請點擊遠心鏡頭。 | |
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