遠(yuǎn)心鏡頭(Telecentric),主要是為糾正傳統(tǒng)鏡頭的視差而特殊設(shè)計(jì)的鏡頭,它可以在一定的物距范圍內(nèi),使得到的圖像放大倍率不會(huì)隨物距的變化而變化,這對(duì)被測(cè)物不在同一物面上的情況是非常重要的應(yīng)用。
遠(yuǎn)心鏡頭的分類主要有以下三種:
1. 物方遠(yuǎn)心鏡頭
物方遠(yuǎn)心鏡頭是將孔徑光闌放置在光學(xué)系統(tǒng)的像方焦平面上,當(dāng)孔徑光闌放在像方焦平面上時(shí),即使物距發(fā)生改變,像距也發(fā)生改變,但像高并沒有發(fā)生改變,即測(cè)得的物體尺寸不會(huì)變化。 物方遠(yuǎn)心鏡頭用于工業(yè)精密測(cè)量,畸變極小,高性能的可以達(dá)到無(wú)畸變。
2.像方遠(yuǎn)心鏡頭
像方遠(yuǎn)心鏡頭,通過在物方焦平面上放置孔徑光闌,使像方主光線平行于光軸,從而雖然CCD芯片的安裝位置有改變,在CCD芯片上投影成像大小不變。
像方遠(yuǎn)心鏡頭的優(yōu)點(diǎn)是,使相機(jī)的芯片獲得均勻的光線,因?yàn)橹挥衅叫杏诠廨S的光線才能入射在CCD/CMOS芯片前面的微型鏡片上,從而使圖像不會(huì)出現(xiàn)陰影。
3.兩側(cè)遠(yuǎn)心鏡頭
此鏡頭兼于上面兩種鏡頭的優(yōu)點(diǎn)。在工業(yè)圖像處理/機(jī)器視覺中,一般只使用物方遠(yuǎn)心鏡頭。偶爾也有使用兩側(cè)遠(yuǎn)心鏡頭的,(當(dāng)然價(jià)格更高)。而在工業(yè)圖像處理/機(jī)器視覺這個(gè)領(lǐng)域里,像方遠(yuǎn)心鏡頭一般來說不會(huì)起作用的,因此這個(gè)行業(yè)基本是不用它的。
普通工業(yè)鏡頭目標(biāo)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(jìn)行尺寸測(cè)量時(shí),會(huì)存在如下問題:
1.由于被測(cè)量物體不在同一個(gè)測(cè)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(dāng)物距變大時(shí),對(duì)物體的放大倍數(shù)也改變;
4.鏡頭的分辨率不高;
5.由于視覺光源的幾何特性,而造成的圖像邊緣位置的不確定性。
遠(yuǎn)心鏡頭可以有效解決普通鏡頭存在的上述問題,而且沒有此性質(zhì)的判讀誤差,因此可用在高精度測(cè)量、度量計(jì)量等方面。遠(yuǎn)心鏡頭是一種高端的機(jī)器視覺鏡頭,通常有比較出眾的像質(zhì),特別適合于尺寸測(cè)量的應(yīng)用。
無(wú)論何處,在特定的工作距離,重新調(diào)焦后會(huì)有相同的放大倍率,因?yàn)檫h(yuǎn)心鏡頭的最大視場(chǎng)范圍直接與鏡頭的光欄接近程度有關(guān),鏡頭尺寸越大,需要的視場(chǎng)就越大。遠(yuǎn)心測(cè)量鏡頭能提供優(yōu)越的影像質(zhì)素,畸變比傳統(tǒng)定焦鏡頭小,這種光學(xué)設(shè)計(jì)令影像面更對(duì)稱,可配合軟件進(jìn)行精密測(cè)量。
普通鏡頭優(yōu)點(diǎn):成本低,實(shí)用,用途廣。
缺點(diǎn):放大倍率會(huì)有變化,有視差。
應(yīng)用:大物體成像。
遠(yuǎn)心鏡頭優(yōu)點(diǎn):放大倍數(shù)恒定,不隨景深變化而變化,無(wú)視差。
缺點(diǎn):成本高,尺寸大,重量重。
應(yīng)用:度量衡方面,基于CCD方面的測(cè)量,微晶學(xué)。
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