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【高斯摩分享】什么是遠(yuǎn)心鏡頭?

來源:高斯摩(成都)國際貿(mào)易有限公司   2025年06月10日 16:21  

遠(yuǎn)心鏡頭是主光線與光軸平行的鏡頭。通過使用該鏡頭進(jìn)行拍攝,您可以拍攝無視角且不會(huì)因視差而產(chǎn)生誤差的圖像。

可以以恒定的倍率掃描不平整或有深度的物體,適合精密加工。此外,由于它可以創(chuàng)建沒有三維效果的圖像,因此圖像的中心或邊緣不會(huì)變形,

可用于檢查玻璃等易反射光的物體上的微小劃痕和灰塵表面。

遠(yuǎn)心鏡頭的應(yīng)用

遠(yuǎn)心鏡頭用于多種應(yīng)用。例如,三維物體的檢查。如果您使用普通鏡頭拍攝三維零件(例如大頭針),則圖像的中心和邊緣看起來會(huì)有所不同。這是因?yàn)槲矬w因視差而扭曲。然而,通過使用遠(yuǎn)心鏡頭,可以讀取沒有失真的準(zhǔn)確圖像。它還用于檢查碎片和劃痕。它不僅可以防止您因視差而錯(cuò)過某些東西,而且還可以更輕松地發(fā)現(xiàn)污垢和劃痕。通過使用遠(yuǎn)心鏡頭,可以將光的反射率讀取為對比度差異,從而可以檢測微小的灰塵和劃痕。

遠(yuǎn)心鏡頭原理

遠(yuǎn)心鏡頭的特點(diǎn)是主光線與光軸平行,但根據(jù)鏡頭的使用方式,可分為三種主要類型。

物側(cè)遠(yuǎn)心鏡頭

透鏡放置在物側(cè),主光線僅在物側(cè)平行。即使物體來回移動(dòng),您也可以在不改變其尺寸的情況下精確測量物體。這是一種可以設(shè)置為相對較小尺寸的類型。

像側(cè)遠(yuǎn)心鏡頭

透鏡放置在像側(cè),主光線僅在像側(cè)平行。當(dāng)物體前后移動(dòng)時(shí),圖像的大小和尺寸會(huì)發(fā)生變化。但優(yōu)點(diǎn)是像平面上亮度均勻。

雙邊遠(yuǎn)心鏡頭

使用兩個(gè)透鏡,主光線在物側(cè)和像側(cè)均平行。即使物體前后移動(dòng),也可以在不改變物體尺寸的情況下精確測量物體,并且比物側(cè)遠(yuǎn)心鏡頭具有更高的精度。但缺點(diǎn)是體積較大,成本較高。

遠(yuǎn)心鏡頭的缺點(diǎn)

遠(yuǎn)心鏡頭的缺點(diǎn)是鏡頭可能具有較大的光圈。由于僅對垂直入射到 CCD/CMOS 元件表面的光線進(jìn)行成像,因此適合系統(tǒng)的透鏡直徑取決于元件尺寸。

另外,如果要成像的物體較小,則可以將鏡頭直徑做得更小,但隨著物體尺寸的增大,鏡頭直徑必須變大。因此,在空間有限的區(qū)域很難使用遠(yuǎn)心鏡頭。

此外,它也不適合使用雙目視差對相機(jī)進(jìn)行剛體變換的系統(tǒng)(例如 VR 或 AR)。原因是深度信息丟失。由于僅提取平行光,因此后面的物體和前景中的物體會(huì)以相同的放大倍數(shù)捕獲為圖像。

這使得它不適合 3D 剛體變換。優(yōu)點(diǎn)也可能是缺點(diǎn),具體取決于你如何使用它們,所以你需要小心。

遠(yuǎn)心鏡頭的校準(zhǔn)

這里需要注意的一件事是遠(yuǎn)心鏡頭并不是理想的鏡頭。

我只是說條件接近理想,因?yàn)榕c普通鏡頭相比,可以減少由視角引起的誤差。例如,當(dāng)關(guān)注畸變時(shí),很難一概而論,因?yàn)樗Q于鏡頭,但通常會(huì)出現(xiàn)±0.5%的光學(xué)畸變。

當(dāng)然,畸變程度仍然低于普通鏡頭。對于普通鏡頭,差異大約超過±20%。當(dāng)關(guān)注失真時(shí),性能差異是顯而易見的。

再次請記住,遠(yuǎn)心鏡頭并不能消除畸變。當(dāng)然,如果±0.5%的誤差不影響性能,則不需要畸變校正,并且它是該系統(tǒng)的理想鏡頭。

但是,如果這影響性能,則需要軟件或硬件失真校正,就像普通鏡頭一樣。

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