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远心镜头与普通镜头的区别

时间:2023-07-31      点击次数:199
  远心镜头主要是为纠正传统工业镜头视差而特殊设计的光学镜头,它可以在一定的物距范围内,使得到的图像放大倍率不会随物距的变化而变化,这对被测物不在同一物面上的情况是非常重要的应用。远心镜头由于其有的平行光路设计一直为对镜头畸变要求很高的机器视觉应用场合所青睐。
  单纯从远心镜头概念看,可能不太好理解,我们不妨看下它的发展历程。工业镜头是机器视觉系统中十分重要的成像元件,系统若想发挥其功能,工业镜头必须要能够满足要求才行。21世纪初,随着机器视觉系统在精密检测领域的广泛应用,普通工业镜头难以满足检测要求,为弥补普通镜头应用之不足,适应精密检测需求,远心镜头应运而生。

远心镜头

  远心镜头与普通镜头的区别主要在于以下几个方面:
  1.对景深的控制
  在普通镜头中,焦平面总是与传感器平行的。而在远心镜头中,你可以倾斜镜头来改变这个平面,这样你就可以控制哪一部分的图像是锐利的,哪一部分的图像是模糊的,也就是可以更好地控制景深。
  2.镜头的可移动性
  在正常的镜头中,镜头和图像传感器(如相机胶片或数字传感器)始终是平行的。而在远心镜头中,镜头的部分可以独立于相机移动,这样可以让镜头的视野线偏离传感器平面。这种移动性的特性让远心镜头很适合拍摄建筑物和风景,因为它可以改变透视,使线条看起来更直。
  3.价格
  由于构造和应用的特殊性,远心镜头通常比普通镜头更昂贵。
  4.光圈
  远心镜头一般需要配备较大的光圈,有助于在光线不足的环境下拍摄。
  需要注意的是,远心镜头虽然可以创造出特别的视觉效果,但使用起来比普通镜头要更为复杂,对使用者的技能要求也比较高。

远心镜头又分为物方远心镜头、像方远心镜头和双侧远心镜头。

物方远心镜头:物方远心镜头是将孔径光阑放置在光学系统的像方焦平面上,当孔径光阑放在像方焦平面上时,即使物距发生改变,像距也发生改变,但像高并没有发生改变,即测得的物体尺寸不会变化。物方远心镜头用于工业精密测量,畸变极小。高性能的可以达到无畸变。

物方远心镜头
                                                         物方远心镜头光路示意图

物方远心镜头光路
                                                           物方远心镜头光路示意图2

 

像方远心镜头:像方远心镜头,通过在物方焦平面上放置孔径光阑,使像方主光线平行于光轴,从而虽然CCD芯片的安装位置有改变,在CCD芯片上投影成像大小不变。   

像方远心镜头
                                                                             像方远心镜头光路示意图

像方远心镜头光路
                                                                               像方远心镜头光路示意图2

 

双侧远心镜头:双侧远心镜头 (double telecentric、bi-telecentric),这种镜头的特点是物体离得远近或者相机离得远近都不影响放大倍数。所以广泛的应用在机器视觉测量检测领域。

双侧远心镜头
                                                              双侧远心镜头光路示意图
 

一、远心镜头:精准捕捉的利器

远心镜头,顾名思义,它的设计初衷是保持图像在不同物距下的放大倍率一致性。这得益于远心镜头的特殊光学设计,使得其在成像时具有以下几个显著特点:


物距无关性:无论物体距离镜头多远,远心镜头都能保持图像的一致性,避免了因物距变化而导致的图像失真。

畸变控制:远心镜头对图像畸变的控制尤为出色,特别是在拍摄大面积、高精度的物体时,其优势更加明显。

高清晰度:由于其的光学设计,远心镜头能够捕捉到更为细腻、清晰的图像细节,为精细作业提供了有力支持。

远心镜头的这些特点,使其在工业检测、医疗成像、科研实验等领域具有广泛的应用。特别是在需要高精度、高稳定性图像处理的场合,远心镜头更是不可少的工具。

二、普通镜头:记录生活的多面手

相比远心镜头的专业性和精准度,普通镜头则更像是一个全能的“多面手”。普通镜头的设计更加灵活,能够适应不同场景和拍摄需求,具有以下特点:

适应性强:无论是拍摄风景、人像还是动态物体,普通镜头都能通过调整焦距、光圈等参数,实现多样化的拍摄效果。

性价比高:普通镜头的制造成本相对较低,因此市场上的普通镜头产品种类繁多,价格也更加亲民,适合摄影爱好者和一般消费者使用。

操作简便:普通镜头的操作相对简单,即使是初学者也能快速上手,体验到摄影的乐趣。

在日常生活、旅游摄影、社交媒体分享等领域,普通镜头凭借其广泛的适应性和亲民的价格,成为了人们记录生活、分享瞬间的得力工具。

综上所述,远心镜头和普通镜头,虽同为摄影和机器视觉领域的“眼睛”,但各自承担着不同的使命。远心镜头的精准捕捉和稳定性使其在专业领域大放异彩,而普通镜头的多样性和高性价比则让它成为了大众摄影的宠儿。
在选择镜头时,我们需要根据具体的应用场景和拍摄需求来做出判断。无论是追求的精准度,还是享受摄影的乐趣,合适的镜头都能帮助我们捕捉到最美的瞬间,留下永恒的回忆。


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