什么是遠(yuǎn)心鏡頭？

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有所不同。這是因為物體因視差而扭曲。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，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)物體前后移動時，圖像的大小和尺寸會發(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
  使用兩個透鏡，主光線在物側(cè)和像側(cè)均平行。即使物體前后移動，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，因為與普通鏡頭相比，可以減少由視角引起的誤差。例如，當(dāng)關(guān)注畸變時，很難一概而論，因為它取決于鏡頭，但通常會出現(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，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。