远心镜头的优点分析

2016-06-23技术资料

远心镜头(telecentric镜头)相较普通工业镜头而言具有诸多的优点,这使得远心镜头非常适用于不同大小或有阶梯高度的目标物的尺寸检验,而且可以避免误差的产生。其优点主要体现在以下几个方面:

1. 更精准更一致的放大率

一般标准telecentric镜头只接收与光轴平行的光束,但在使用普通telecentric镜头时,光束通过物镜后就与一般光线路径无异,因此光线会以不同的角度投射到感应芯片上,形成误差。也就是说,光束在通过一般的telecentric镜头后即失去了telecentric的特性,因此物体在感应芯片上的成像依然会变形,而且离中心点距离越远的光点变形程度越严重,因此当物体位移时,光束成像的中心位置也会跟着改变,造成放大倍率上的误差。

非Bi-telecentric镜头就算在物镜上具有良好的telecentricity特性,但就整体系统而言,非Bi-telecentric镜头的放大倍率具较低的稳定度。通过Bi-telecentric镜头的光束则在物镜与成像点皆维持着telecentric的特性,也就是说,不只物镜只接受与光轴平行的光束,物镜折射出来的的光线也与光轴平行。这种特色能克服一般telecentric镜头中会出现的问题。

左图为一般telecentric镜头下,物镜会散射出不同角度的光束;而在Bi-telecentric镜头下,物镜折射的光线依然与光轴平行,如右图所示。因此放大倍率不会受物体摆放的位置影响。除此之外,其光束轴仍然与光轴平行,因此放大倍率不会受距离影响。

2. 较长的景深

景深是指在镜头对焦后,物体能清楚成像的距离范围。超过景深范围的物体,其光束上的信息无法在感应芯片上汇聚成清楚的画面而散射成模糊影像,景深通常取决于镜头上的数字“F”,其数字代表着与光圈大小的反比例性,数字越高代表景深越深。增加F-numBer能降低影像的误差,光束能在感应芯片上形成较精致的像素,但当F-numBer太高时会出现绕射,反而会影响影像分辨率。

Bi-telecentricity在观察具厚度的物体时仍能保有极佳的影像对比度,此光学系统的对称性及光束的平行性让整体影像的稳定度提升并减少模糊的噪声。此系统也能比一般非Bi-telecentric镜头增加20~30%景深。如下图所示利用Bi-telecentric镜头拍摄具厚度的物体的侧面影像。

3. 光源稳定性

Bi-telecentric 镜头所搭配的稳定光源让镜头在拍摄如LCD,纺织品或印刷品物品品管时等能有更好的品质。除此之外,当在光学系统中使用dichroic 滤镜来做photometric 或 radiometric 的量测时,Bi-telecentricity 镜头确保光束是垂直进入并垂直投射到感应芯片上,让量测的误差降到最低。