传统的工业镜头都是有视场角这个参数的,边缘视场进入镜头的主光线和镜头的主光轴有一个夹角,边缘视场主光轴夹角的2倍就是这个镜头的视场角。传统的工业镜头成像物距一般是几毫米到无穷远,镜头拍摄的视场会跟随物距的变化而变化,这个变化关系为:

其中f为镜头的有效焦距,WD为镜头的物距,h为拍摄时所用传感器芯片的水平尺寸。通过上面的关系式可以知道:镜头在可成像清晰的纵深范围内,每一个物距平面的光学倍率是不一样的,且在拍摄和镜头主光轴不同轴的物体时,由于边缘光线夹角的缘故,镜头无法成像出标准的投影视图效果,这样的光学特性就决定了镜头在景深范围内存在光学视差,光学视差的说明请参考下图:

如上图可以看到,镜头的光轴在拍摄四根圆柱物体的中心,四根圆柱的标准投影图案应该是圆柱物体的横截面,但因为视差的关系,成像的效果如上图,可以看到圆柱物体的部分外圆柱表面,且根据物体摆放位置不同的原因,各个圆柱体呈现的特征不在同一位置。
这些特性是传统镜头本身的光学原理决定的,本身无法校正和改变。在机器视觉检测或测量项目中,这些问题往往会造成项目的失败。比如在检测瓶体、轴承、齿轮、等等圆柱形态物体时,往往因为视差的阴影而导致检测精度的严重偏差。
双远心镜头就是为了解决传统镜头存在以上问题而开发的产品,它不同于传统镜头有视场角的概念,所有进入双远心镜头的主光线都是平行于主光轴的,且双远心镜头都有自己固定的物距,且在物距的前后范围内有较大的景深。因为是平行光轴入射,所以在景深范围内即使物距变化也不会带来倍率的变化,整个景深范围内无光学视差,同样以上面的视差图片为例,双远心镜头的效果如下:

即使物体不在镜头光轴中心,图像也是投影视图,且在不同位置的物体有一样的视图效果。
双远心镜头本身的特性很好的解决了视差的问题,因此在实际应用过程中可以解决很多传统镜头存在的固有问题。



从上例可以看出,同样的齿轮零件,因为所选不同的镜头,拍摄出不同的效果,在测量如内孔直径、外齿宽度等尺寸特征时,都能高精度的完成任务。
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