灿锐科普：做视觉机构前为什么要做镜头选型？

灿锐科普：做视觉机构前为什么要做镜头选型？

有些设备商,尤其是对位或测量设备,在做镜头选型时,经常会反映:“由于机构空间不够,镜头没法安装进去,有没有尺寸小些的选择?”“你们的镜头为什么这么大?“ “……”

针对这些问题,我们将在今天的文章里进行计算说明。

大家都知道,在对位或测量的应用中,一般会选用远心镜头以消除透视误差。在之前的文章中我们介绍过,远心光路的特点是从中心到边缘的主光线都平行于光轴,即一个类似于平行的光路,这就决定了,镜头的外径首先一定要大于视野!

而关于远心镜头首片镜片直径大小,有一个粗略的计算公式:

直径φ=2 ×数值孔径(NA)×工作距离(WD)+视野(FOV)

举个例子,下图是0.3X远心镜头的物方光路。可以看到,各主光线平行于光轴,那么视野FOV就是最边缘两根主光线之间的距离。而镜片直径还要考虑让边缘光线通过,所以图中两个红圈部分的尺寸也要考虑进去,单段长度近似等于WD*sinu,后者即公式中镜头的数值孔径NA(当然,严格来说应该用tanu来计算,只是WD较长,两个值近似)。

这样计算一下,相机2/3的对角线为11mm,镜头视野FOV=11mm÷0.3x=36.7mm。

该镜头数值孔径NA=0.021,工作距离WD=110mm。

那么首片镜片理论通光直径φ≈2 ×0.021 ×110mm+36.7mm = 41.32mm

通常我们还会留出1～2mm余量,用于压圈固定等等,而压圈,镜筒的厚度也会占用几毫米,所以我们看到的镜头最大直径为48mm也是合理。

从以上计算也可以看出,工作距离WD变长,或倍率变低,NA变大(即分辨率变高),都会使镜头直径变大。所以,在做设备视觉部分的机构时,请一定先进行镜头选型,提前考虑所需空间。机构部分可以商量,但镜头的要求一旦确定,除非在性能和参数上牺牲,否则它的尺寸可就没得商量了!

有些设备商,尤其是对位或测量设备,在做镜头选型时,经常会反映:“由于机构空间不够,镜头没法安装进去,有没有尺寸小些的选择?”“你们的镜头为什么这么大?“ “……”提前考虑所需空间。机构部分可以商量,但镜头的要求一旦确定,除非在性能和参数上牺牲,否则它的尺寸可就没得商量了!

灿锐是国内一家研发、生产远心镜头的企业,是目前为数不多有着最完善产业链配套的工业镜头企业,专业提供全画幅双侧远心镜头,线扫描远心镜头,1英寸远心镜头,4/3英寸远心镜头,平行光源,激光聚焦镜头,显微成像模块,长工作距远心镜头,其它视觉定位远心镜头。

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