通用远心镜头设计布局

什么是远心镜头?

机器视觉应用的一个重要目标是以一致、准确和精确的方式进行测量。这可以包括测量制造零件的尺寸，以保证它们在设计公差范围内，或测量PCB中电子轨道的宽度。对于这些应用，远心镜头可以提供高水平的精度。

远心镜头的图像

由透镜产生的传统图像将呈现物体的放大倍数，这取决于物体和透镜之间的距离。所以，离镜头近的物体会比离镜头远的物体产生更大的图像。这种放大(加上其他畸变)将影响机器视觉如何测量一个特定的物体。因此，如果你在测量磁道宽度的尺寸(就像我们之前的例子)，而pcb没有完全对齐，或者它们偏离了光学系统，它们会由于这些放大率的变化而产生测量误差。

有了远心镜头，这些放大误差就消除了。这是因为远心镜头产生的图像的放大倍率是恒定的，无论物体和镜头之间的距离如何。用基本的术语来说，远心透镜可以产生物体的正投影像。

正投影视图是一个物体的二维表示，有点像画一个物体的侧视图。圆柱体的正投影从侧面看是一个正方形，从顶视图看是一个圆。我们创建正投影视图的方法是画平行线，这些平行线垂直于我们观察的视图。如图2所示。

那么远心镜头是如何做到这一点的呢?远心透镜把所有的主光线平行于光轴投射出去。换句话说，它只能接收垂直于透镜的光。你可以把远心镜头想象成一个视野非常狭窄的镜头。所以两个物体，一个在另一个的前面，在远心镜头上似乎是并排的。事实上，要分辨出哪个物体在另一个物体的前面几乎是不可能的。这使得测量更一致，更不容易出错。如图3所示

远心镜头设计

一个非常常见的远心镜头设计是双远心系统。在这个结构中，我们有一个前光学元件，它的入口瞳孔位于无穷远处，它的光圈位于镜头的后焦距处。我们也可以使用一个后光学元件，它的出瞳位于无穷远处，它的前光圈放置在它的前焦点(我们基本上把第二个镜头的光圈放置在与前光圈相同的位置)。在图4中，我们展示了为我们的客户之一设计的双远心配置。这种类型的透镜用于芯片制造光刻系统。