远心镜头以其独特的功能而闻名,特别是在需要精确测量和稳定成像的应用中。这些镜头提供了几个关键的优势,使他们有别于传统的光学系统。
在计量应用中,经常需要捕获对象的正交视图 (即,没有透视失真) 以执行精确的线性测量。然而,许多机械部件由于诸如振动之类的因素而不能被精确地定位,或者可能需要在变化的深度处被测量。在这种情况下,可能发生物体的厚度或表面位置的变化。尽管存在这些挑战,软件工程师仍需要成像和实际尺寸之间的精确对应。
标准透镜在不同的共轭位置表现出不同的放大率。结果,物体的图像大小几乎与其距镜头的距离成比例地变化。这种效果在日常生活中很容易观察到,例如在使用标准相机镜头进行摄影时。
另一方面,远心镜头在定义的范围内保持一致的放大率,通常称为 “景深” 或 “远心范围”。这种一致性确保了对象位置的变化不会影响图像大小。
远心镜头通过其独特的光学设计实现了这种稳定性。物镜仅捕获平行于光轴的光线,从而确保即使物体在远心范围内移动,图像大小也保持恒定。前透镜的直径必须至少与物场的对角线一样大,以实现这种效果。
通过将孔径光阑精确地定位在前光学组的焦平面处来实现这种光学行为。入射光似乎来自一个无限远的点,产生了术语 “远心”,源自希腊语 “tele” (遥远) 和 “中心” (光学中心)。
为了说明标准镜头与远心镜头之间的差异,请考虑焦距为12mm的标准镜头和1/3 ”检测器,在距离s = 200 mm处对高度H = 20 mm的物体进行成像。如果物体移动ds = 1 mm,大小的变化大约是:
dH = (ds/s); H = (1/200); 20mm = 0.1mm
对于远心透镜,放大率变化取决于 “远心斜率”。高质量的远心透镜通常具有约0.1°; (0.0017弧度) 的有效远心斜率。在这种情况下,1mm对象位移的大小变化将是:
dH = ds; θ = 1 ; 0.0017mm = 0.0017mm
这导致与标准透镜相比误差减小1/10至1/100。
当使用标准光学器件对三维物体成像时,远处的部分看起来比近处的小。例如,当对圆柱形空腔成像时,顶部和底部边缘显示为两个同心圆,即使它们实际上是相同的。
相反,远心镜头确保两个边缘完美重叠,底部边缘完全被遮挡。这种效果是由于透镜内的特定光路引起的: 虽然标准光学器件在检测器平面中引入几何信息的垂直分量,但远心透镜消除了这种失真。
这使得远心透镜对于轮廓成像和尺寸测量是理想的,因为它们有效地抑制了物体的第三维度。
确定对象的确切边缘位置可能具有挑战性,尤其是在使用背光时。在这种情况下,对象边缘处的亮像素可能与暗像素重叠,使得难以建立清晰的边界。另外,物体的三维形状会进一步限制测量精度。
例如,光线掠过obje入射角处的ct边缘可以反射回到透镜中,看起来源自物体后面。这可能导致图像的部分消失,导致不准确和不稳定的测量。
远心透镜通过将进入透镜的光线限制为几乎平行于光轴的光线来有效地缓解该问题。由于这些光线被最小程度地偏转,因此来自物体表面的反射不会降低测量精度。
为了完全解决这些挑战,准直 (远心) 照明器可以与远心透镜配对。这种设置可确保来自照明器的所有光线都被镜头收集,从而实现高信噪比和极短的曝光时间。此外,只有 “预期” 光进入成像透镜,消除了边缘模糊。
百纳利用其先进的装配能力,以提高远心镜头的性能。我们的精密制造工艺确保每个镜头都符合最高的光学标准,提供卓越的稳定性和成像质量。
通过集成国家的最先进的技术,如超精密对准和先进的计量,贝纳光学确保每一个远心镜头的应用需要放大稳定性优化,透视误差减少,和边缘位置确定性。
无论是工业计量还是先进的成像系统,百纳的远心镜头都提供无与伦比的性能和可靠性,为精密光学树立了新的标准。
远心镜头能够保持一致的放大倍率并减少透视误差,是高精度测量和成像应用中必不可少的工具。百纳在镜头组装方面的专业知识确保这些镜头即使在最苛刻的环境中也能提供最佳性能。
通过将创新与精度相结合,百纳继续推动光学技术的发展,提供重新定义远心成像的解决方案。