远心镜头设计目的就是消除由于被测物体(或CCD芯片)离镜头距离的远近不一致,造成放大倍率不一样。根据远心镜头分类设计原理分别为:
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
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。
远心工业镜头主要是为纠正传统工业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。
普通工业镜头目标物体越靠近镜头(工作距离越短),所成的像就越大。在使用普通镜头进行尺寸测量时,会存在如下问题:
1)由于被测量物体不在同一个测量平面,而造成放大倍率的不同;
2)镜头畸变大;
3)视差也就是当物距变大时,对物体的放大倍数也改变;
4)镜头的解析度不高;
5)由于视觉光源的几何特性,而造成的图像边缘位置的不确定性。
而远心镜头就可以有效解决普通镜头存在的上述问题,而且没有此性质的判断误差,因此可用在高精度测量、度量计量等方面。远心镜头是一种高端的工业镜头,通常有比较出众的像质,特别适合于尺寸测量的应用。
无论何处,在特定的工作距离,重新调焦后会有相同的放大倍率,因为远心镜头的最大视场范围直接与镜头的光栏接近程度有关,镜头尺寸越大,需要的现场就越大。远心测量镜头能提供优越的影像质素,畸变比传统定焦镜头小,这种光学设计令影像面更对称,可配合软件进行精密测量
普通镜头优点:成本低,实用,用途广。
普通镜头缺点:放大倍率会有变化,有视差。
普通镜头应用:大物体成像。
远心镜头的优点:放大倍数恒定,不随景深变化而变化,无视差。
远心镜头的缺点:成本高,尺寸大,重量重。
远心镜头的应用:度量衡方面,基于CCD方面的测量,微晶学。
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