遠(yuǎn)心鏡頭如何進(jìn)行參數(shù)選型

? ? ? ?遠(yuǎn)心鏡頭有兩種類型的遠(yuǎn)心度：物方和像方遠(yuǎn)心度（分別指入射光瞳和出射光瞳位置）。所以，遠(yuǎn)心鏡頭分為：物方遠(yuǎn)心鏡頭，像方遠(yuǎn)心鏡頭、雙遠(yuǎn)心鏡頭。那么需求和合適的鏡頭相匹配就成為了一個(gè)重要的問題，也就是說我們該如何通過我們的需求來匹配到合適的鏡頭。

那么在我們選擇遠(yuǎn)心鏡頭時(shí)，首先應(yīng)明白在什么時(shí)候需要時(shí)選擇遠(yuǎn)心鏡頭。根據(jù)遠(yuǎn)心鏡頭原理特征及獨(dú)特優(yōu)勢
當(dāng)檢查物體遇到以下6種情況時(shí)，最好選用遠(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、圖像效果亮度幾乎完全一致時(shí)；? ? ? ?
6）當(dāng)缺陷只在同一方向平行照明下才能檢測到時(shí)。

其次選擇遠(yuǎn)心鏡頭，要明白遠(yuǎn)心鏡頭相關(guān)指標(biāo)對應(yīng)的使用條件：
1）物方尺寸：拍攝范圍。
2）像方尺寸：使用的CCD的靶面大小。考慮鏡頭像面和相機(jī)芯片的匹配，對于遠(yuǎn)心鏡頭來說一般像面越大價(jià)格越高，所以我們在選擇時(shí)盡量考慮相機(jī)芯片規(guī)格和鏡頭像面規(guī)格一致的配合，如果鏡頭的像面直徑大于相機(jī)芯片的對角線，那對鏡頭來說會產(chǎn)生成本浪費(fèi)，和視野損失，如果鏡頭像面直徑小于相機(jī)芯片的對角線，那么最后的成像就會有暗角、黑角的問題。
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：遠(yuǎn)心鏡頭主要圍繞工業(yè)相機(jī)做匹配設(shè)計(jì)的，鏡頭和相機(jī)的接口一般也是常規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)接口：C接口、F接口、M42接口、M58接口等。這些接口是鏡頭和相機(jī)它連接在一起的物理標(biāo)準(zhǔn)，它不光對應(yīng)了不同規(guī)格尺寸的卡口或螺紋對應(yīng)尺寸，它還對應(yīng)了標(biāo)準(zhǔn)的法蘭距(相機(jī)接口端面到芯片之間的距離)，一般1.2英寸極其以下靶面芯片的工業(yè)相機(jī)以C接口為主。
7）放大倍率：光學(xué)放大倍率=CCD相機(jī)元素尺寸/視場實(shí)際尺寸 =CCD（V）或（H）尺寸/視場（V）或（H）尺寸根據(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。
8）畸變：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%以下甚至無畸變。

圖1. 傳感器尺寸

傳感器尺寸越大，一定程度上表示相機(jī)可容納像素個(gè)數(shù)越多，成像的畫幅越大。

3、遠(yuǎn)心度（ecentricity）不同廠家的遠(yuǎn)心鏡頭消除透視誤差的能力也有差異，這是因?yàn)檫h(yuǎn)心度不同。遠(yuǎn)心度定義為主光線與光軸間的夾角θ，如圖所示。

圖2. 遠(yuǎn)心度測量

假設(shè)物體高低差d=2mm, 鏡頭遠(yuǎn)心度θ=0.05°，則物體位置偏移量=2mm*tan0.05°=1.7μm. 若選用普通鏡頭θ=15°，則物體位置偏移量=2mm*tan15°=535.9μm。因此對于非平面物體的測量應(yīng)用，只有選用遠(yuǎn)心度高的遠(yuǎn)心鏡頭，才能很好的消除透視誤差，從而減小測量誤差。
4、景深
? ? ? 景深，在光學(xué)攝影中是一個(gè)很重要參數(shù)，它的大小決定著清晰圖像范圍。在遠(yuǎn)心光學(xué)成像中，景深也是一個(gè)經(jīng)常被提及的參數(shù)，它的大小取決于鏡頭倍率、光圈數(shù)、波長、像素大小、客戶使用的邊緣提取算法靈敏度。景深可用于測量應(yīng)用，它通常比缺陷檢測景深要大，圖像的對比度必須盡可能高。景深非常困難用參數(shù)來定義：它取決于倍率、光圈數(shù)、波長、像素大小、客戶使用的邊緣提取算法的靈敏度。由于這個(gè)原因：沒有客觀的，也沒有標(biāo)準(zhǔn)的方式來定義它：這是一個(gè)主觀參數(shù)。景深=(工作光圈數(shù)*像素大小*應(yīng)用程序特定參數(shù))/（放大倍率*放大倍率）。