1)遠(yuǎn)心鏡頭原理:
遠(yuǎn)心鏡頭(telecentriclens)是為糾正傳統(tǒng)鏡頭的視差而設(shè)計(jì)的。它可以使圖像放大倍率在一定的物距范圍內(nèi)不會(huì)改變。簡(jiǎn)單來說，這個(gè)鏡頭拍的圖像沒有大大小小的關(guān)系。
遠(yuǎn)心鏡頭分為遠(yuǎn)心鏡頭，如遠(yuǎn)心鏡頭和雙遠(yuǎn)心鏡頭。以下是兩個(gè)遠(yuǎn)心鏡頭的實(shí)物照片。
關(guān)于遠(yuǎn)心鏡頭的原理，網(wǎng)上有一些介紹，但寫作非常模糊。事實(shí)上，幾句話可以說清楚，核心是遠(yuǎn)心鏡頭是普通鏡頭和孔成像原理的結(jié)合。
本文試圖用三張圖來解釋遠(yuǎn)心鏡頭的原理。
1.物方遠(yuǎn)心鏡頭(Telecentriclens)
傳統(tǒng)鏡頭的光路:
如果我們?cè)谙穹浇裹c(diǎn)處放一個(gè)小孔，光路就會(huì)變成這樣:
這個(gè)小孔的作用是只讓平行入射的物方光達(dá)到像平面成像。從幾何關(guān)系可以看出，此時(shí)沒有近大遠(yuǎn)小的關(guān)系。物方遠(yuǎn)心鏡頭的原理是如此簡(jiǎn)單。之所以叫物方遠(yuǎn)心，是因?yàn)榻邮掌叫泄獬上?，相?dāng)于物體在不斷遠(yuǎn)處。
遠(yuǎn)心鏡頭的缺點(diǎn)是放大倍數(shù)與圖像距離直接相關(guān)。在實(shí)際使用中，相機(jī)安裝的距離會(huì)干擾放大倍數(shù)。因此，每個(gè)鏡頭系統(tǒng)應(yīng)單獨(dú)校準(zhǔn)放大倍數(shù)。
2.像方遠(yuǎn)心鏡頭(image-spacelecentric)
我們知道光路是可逆的，所以物方遠(yuǎn)心鏡頭的光路反過來變成了方遠(yuǎn)心鏡頭的光路。
這種鏡頭的特點(diǎn)是放大倍數(shù)與像距無(wú)關(guān)，相機(jī)是遠(yuǎn)是近都不干擾放大倍數(shù)。
3.雙側(cè)遠(yuǎn)心鏡頭(doubletelecentric，bi-telecentric)
光路與方圓心相結(jié)合，成為雙側(cè)遠(yuǎn)心鏡頭。以下是光路:
該鏡頭的特點(diǎn)是物體或相機(jī)不干擾放大倍數(shù)。因此，它廣泛應(yīng)用于機(jī)器視覺測(cè)量和檢測(cè)領(lǐng)域。
當(dāng)然，實(shí)際圓心鏡頭中的小孔不能無(wú)限小，所以光線太小。所以實(shí)際的圓心鏡頭還是會(huì)有一定的近距離關(guān)系(這個(gè)指標(biāo)叫遠(yuǎn)距離，遠(yuǎn)距離鏡頭通常小于0.1°)。距離不是任何的，但它比普通鏡頭的景深要大得多。
2)遠(yuǎn)心鏡頭的選擇方法:
事實(shí)上，遠(yuǎn)心鏡頭的選擇方法與普通光學(xué)系統(tǒng)中的鏡頭相似，需要注意以下幾點(diǎn)：
①兼容CCD靶面尺寸。
這類似于普通鏡頭的選擇，要求遠(yuǎn)心鏡頭的CCD靶面大于或等于相機(jī)靶面，否則會(huì)浪費(fèi)分辨率。
②.接口類型。
目前遠(yuǎn)心鏡頭提供的接口類型與普通鏡頭類似，有C口、F口等，只需要配套相機(jī)即可使用。
③.放大倍率，或成像范圍。
當(dāng)確定放大率和CCD靶面時(shí)，成像范圍即確定，反之亦然。
④.工作距離。
一般來說，在選擇上述三點(diǎn)時(shí)，工作距離已確定在一個(gè)范圍內(nèi)，由其成像光路決定。需要注意的是，工作距離是否符合實(shí)際使用要求。當(dāng)選擇遠(yuǎn)心系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，建議根據(jù)其工作距離選擇鏡頭，設(shè)計(jì)其他機(jī)械結(jié)構(gòu)。
⑤.景深范圍。
在滿足上述使用條件的前提下，景深范圍越大，遠(yuǎn)心系統(tǒng)的光學(xué)特性越好，可作為選型的參考。
