遠(yuǎn)心鏡頭 系列

產(chǎn)品簡介 Product introduction

遠(yuǎn)心鏡頭（Telecentric），主要是為糾正傳統(tǒng)工業(yè)鏡頭視差而設(shè)計(jì)，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)變化，這對(duì)被測物不在同一物面上的情況是非常重要的應(yīng)用。遠(yuǎn)心鏡頭由于其的平行光路設(shè)計(jì)一直為對(duì)鏡頭畸變要求很高的機(jī)器視覺應(yīng)用場合所青睞。主要用于定位、檢測、智能制造等自動(dòng)化行業(yè)。

由于工業(yè)鏡頭在使用過程中離所測物體的的距離比較近，即工作距離短，成像也遠(yuǎn)大，在這個(gè)情況下往往會(huì)出現(xiàn)被測物體不在測量平面導(dǎo)致物體的放大倍數(shù)改變、鏡頭畸變變大、解析度不高、邊緣模糊等問題。針對(duì)上述問題，工程師們?cè)O(shè)計(jì)出了遠(yuǎn)心鏡頭，在高精度測量、度量計(jì)量等方面有著十分明顯的優(yōu)勢。

遠(yuǎn)心鏡頭依據(jù)其的光學(xué)特性：高分辨率、超寬景深、超低畸變以及的平行光設(shè)計(jì)等，給機(jī)器視覺精密檢測帶來質(zhì)的飛躍。

根據(jù)設(shè)計(jì)原理的不同，主要分為物方遠(yuǎn)心鏡頭、像方遠(yuǎn)心鏡頭和雙遠(yuǎn)心鏡頭三種。

● 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，物方主光線平行于光軸主光線的會(huì)聚中心位于物方無限遠(yuǎn)，可消除由因?yàn)檎{(diào)焦帶來的讀數(shù)誤差。使用物方遠(yuǎn)心鏡頭的時(shí)候，即使被測物體的距離發(fā)生了變化，像距同樣會(huì)發(fā)生變化，所以像高就能夠保持不變，因此在測量的時(shí)候物體的尺寸就能夠保持一致。

全系列物方遠(yuǎn)心鏡頭，多款倍率及工作距意選擇，物方遠(yuǎn)心設(shè)計(jì)，高解析度，低畸變，有遠(yuǎn)大于普通鏡頭的景深。高性價(jià)比、超小巧外形設(shè)計(jì)擴(kuò)大了遠(yuǎn)心鏡頭的應(yīng)用范圍，適用于高精度工業(yè)機(jī)器視覺檢測方面。

● 像方遠(yuǎn)心鏡頭

像方遠(yuǎn)心鏡頭，是將孔徑光闌放置在了光學(xué)系統(tǒng)的物方焦平面上，像方的主光線平行于光軸主光線的會(huì)聚中心，且位于像方無限遠(yuǎn)。無論鏡頭與圖像傳感器之間的距離如何，都能產(chǎn)生相同尺寸的圖像，這允許鏡頭聚焦到不同的距離，而不會(huì)改變圖像的大小。簡單來說，像空間遠(yuǎn)心鏡頭是反向物空間遠(yuǎn)心鏡頭。

● 雙遠(yuǎn)心鏡頭

雙遠(yuǎn)心鏡頭則兼顧了物方和像方遠(yuǎn)心鏡頭的優(yōu)點(diǎn)，鏡頭在物體和圖像空間中都具有遠(yuǎn)心性，無論物體、圖像傳感器與鏡頭的位置如何變化，其放大倍率都是恒定的，屬于無焦鏡頭。雙遠(yuǎn)心鏡頭主要針對(duì)非常低的圖像失真和場曲進(jìn)行優(yōu)化，便于在整個(gè)視野范圍內(nèi)進(jìn)行精確測量，該鏡頭元件較多，價(jià)格也相對(duì)較高。

除了上述三種外，還有一種遠(yuǎn)心變焦鏡頭，物方、像方和雙遠(yuǎn)心鏡頭屬于定焦鏡頭，而遠(yuǎn)心變焦鏡頭則可以在一定范圍內(nèi)對(duì)焦距、視野和放大倍率進(jìn)行調(diào)節(jié)，這也導(dǎo)致其在整個(gè)變焦過程中鏡頭無法一直保持在遠(yuǎn)心的狀態(tài)，應(yīng)用的范圍也較少。

應(yīng)用領(lǐng)域 Application fields

遠(yuǎn)心鏡頭主要應(yīng)用于精密測量。在精密光學(xué)測量系統(tǒng)中，由于普通光學(xué)鏡頭會(huì)存在一定的制約因素，如影像的變形、視角選擇而造成的誤差、不適當(dāng)光源干擾下造成邊界的不確定性等問題，進(jìn)而影響測量的精度。而遠(yuǎn)心鏡頭（Telecentric鏡頭）能有效降低甚至消除上述問題，因此Telecentric鏡頭已經(jīng)成為精密光學(xué)量測系統(tǒng)決定性的組件，其應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛。

1、機(jī)械設(shè)備視覺定位、半導(dǎo)體檢測、晶片檢測。

2、IC晶圓，LED晶圓，置晶，固晶，邦定，點(diǎn)膠定位。

3、ITO玻璃，STN/CSTN/TFT面板分劃，絲印。

4、液晶顯示檢測，液晶模組FOG/COG。

5、多晶硅、單晶硅、晶圓劃片，絲印。

6、多層顯示面板組件。

7、電容屏面板分劃，絲印，組裝。

8、零部件OCR識(shí)別。

9、印刷機(jī)械、打孔MARK點(diǎn)定位。

10、機(jī)器視覺實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用。

11、其他圖像處理、視覺檢測、測量、定位工業(yè)應(yīng)用。

根據(jù)遠(yuǎn)心鏡頭原理特征及優(yōu)勢，當(dāng)檢查物體遇到以下6中情況時(shí)，選用遠(yuǎn)心鏡頭：

1）當(dāng)需要檢測有厚度的物體時(shí)（厚度>1/10 FOV直徑）；

2）需要檢測不在同一平面的物體時(shí)；

3）當(dāng)不清楚物體到鏡頭的距離究竟是多少時(shí)；

4）當(dāng)需要檢測帶孔徑、三維的物體時(shí)；

5）當(dāng)需要低畸變、圖像效果亮度幾乎一致時(shí)；

6）當(dāng)缺陷只在同一方向平行照明下才能檢測到時(shí)。

選擇遠(yuǎn)心鏡頭，首先應(yīng)明白遠(yuǎn)心鏡頭相關(guān)指標(biāo)對(duì)應(yīng)使用條件：

1）物方尺寸------拍攝范圍。

2）像方尺寸------使用的CCD的靶面大小。

3）工作距離------物方鏡頭前表面距離拍攝物的距離。

4）分辨率---------使用的CCD像素大小。

5）景深------------鏡頭能成清晰像的范圍。像/物倍率越大景深越小。

6）接口------------照相機(jī)接口，多為C，T等接口。

根據(jù)使用情況（物體尺寸和需要的分辨率）選擇物方尺寸合適的物方鏡頭和CCD或CMOS相機(jī)，同時(shí)得到像方尺寸，即可計(jì)算出放大倍率，然后根據(jù)產(chǎn)品列表選擇合適的像方鏡頭。選擇過程中還應(yīng)注意景深指標(biāo)的影響，因?yàn)橄?物倍率越大景深越小，為了得到合適的景深，可能還需要重新選擇鏡頭。

性能特點(diǎn) Performance characteristics

遠(yuǎn)心工業(yè)鏡頭主要是為糾正傳統(tǒng)工業(yè)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)被測物不在同一物面上的情況是非常重要的應(yīng)用。

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)行尺寸測量時(shí)，會(huì)存在如下問題：

1）由于被測量物體不在同一個(gè)測量平面，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）鏡頭的解析度不高；

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。

而遠(yuǎn)心鏡頭就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)的判斷誤差，因此可用在高精度測量、度量計(jì)量等方面。遠(yuǎn)心鏡頭是一種的工業(yè)鏡頭，通常有比較出眾的像質(zhì)，特別適合于尺寸測量的應(yīng)用。

無論何處，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)心鏡頭的視場范圍直接與鏡頭的光欄接近程度有關(guān)，鏡頭尺寸越大，需要的現(xiàn)場就越大。遠(yuǎn)心測量鏡頭能提供*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)行精密測量

1）高影像分辨率

圖像分辨率一般以量化圖像傳感器既有空間頻率對(duì)比度的CTF （對(duì)比傳遞函數(shù)）衡量，單位為lp/mm（每毫米線耦數(shù)）。大部分機(jī)器視覺集成器往往只是集合了大量廉價(jià)的低像素、低分辨率鏡頭，最后只能生成模糊的影像。而采用AFT遠(yuǎn)心鏡頭，即使是配合小像素圖像傳感器（如5.5百萬像素, 2/3"），也能生成高分辨率圖像。

2）近乎零失真度

畸變系數(shù)即實(shí)物大小與圖像傳感器成像大小的差異百分比。普通機(jī)器鏡頭通常有高于1~2%的畸變，可能嚴(yán)重影響測量時(shí)的精確水平。相比之下，遠(yuǎn)心鏡頭通過嚴(yán)格的加工制造和質(zhì)量檢驗(yàn)，將此誤差嚴(yán)格控制在0.1%以下。

3）無透視誤差

在計(jì)量學(xué)應(yīng)用中進(jìn)行精密線性測量時(shí)，經(jīng)常需要從物體標(biāo)準(zhǔn)正面（不包括側(cè)面）觀測。此外，許多機(jī)械零件并無法精確放置，測量時(shí)間距也在不斷地變化。而軟件工程師卻需要能精確反映實(shí)物的圖像。遠(yuǎn)心鏡頭可以解決以上困惑：因?yàn)槿肷涔馔晌挥跓o窮遠(yuǎn)處，成像時(shí)只會(huì)接收平行光軸的主射線。

4）遠(yuǎn)心設(shè)計(jì)與超寬景深

雙遠(yuǎn)心鏡頭不僅能利用光圈與放大倍率增強(qiáng)自然景深，更有非遠(yuǎn)心鏡頭的光學(xué)效果：在一定物距范圍內(nèi)移動(dòng)物體時(shí)成像不變，亦即放大倍率不變。

技術(shù)指標(biāo) Technical indicators

遠(yuǎn)心鏡頭系列-1

遠(yuǎn)心鏡頭系列-2

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