隨著機器視覺系統在精密檢測領域的廣泛應用，普通光學鏡頭的局限性逐漸顯現。無論是影像的變形、視角選擇造成的誤差，還是不適當光源干擾下造成的邊界不確定性，都在影響著測量精度。

為了彌補普通鏡頭的這些不足，遠心鏡頭應運而生。它主要為糾正傳統工業鏡頭視差而設計，能夠在一定的物距范圍內，使得到的圖像放大倍率不會變化，這對于被測物不在同一物面上的情況尤為重要。

一、遠心鏡頭的獨特優勢

遠心鏡頭之所以能成為精密檢測的理想選擇，源于其獨特的光學設計帶來的諸多優勢。首先是消除透視誤差的能力，傳統鏡頭成像時，物體離鏡頭越遠顯得越小，這是基本的透視原理。而遠心鏡頭確保只有與光軸近乎平行的光線進入鏡頭，無論物體在景深內如何移動，其在圖像中的尺寸保持恒定。

其次是無視深度變化，對于厚度不一或表面不平整的物體，比如芯片和精密零件，遠心鏡頭能提供邊緣清晰、尺寸一致的圖像，極大提升了測量和缺陷檢測的準確性。

遠心鏡頭還具有低畸變控制的特性，確保圖像幾何保真度，這是高精度尺寸測量的基礎。

超大景深是另一個顯著優勢，遠心鏡頭比普通鏡頭有更大的景深，在景深范圍內，沒有放大倍率的變化，目標圖像尺寸保持不變。

這些特性綜合起來，使得遠心鏡頭能夠在不同位置、不同高度工件邊緣清晰成像，成為高精度視覺檢測的利器。

二、遠心鏡頭的關鍵參數

選擇遠心鏡頭時，我們需要關注幾個關鍵參數：

倍率

放大倍率是指物體尺寸與影像尺寸的比例，遠心鏡頭通常提供固定的放大倍率，如0.5倍、1倍、2倍等。

工作距離

工作距離是一個重要參數，指鏡頭第一個工作面到被測物體的距離。不同型號的鏡頭工作距離不同。

分辨率

分辨率指的是鏡頭所能分辨的兩個點的最小間隔，通常以微米為單位。

景深

景深是指物體從最佳焦點前后移動時，出現最銳利焦點的最近點與最遠點之間的距離。景深大小與放大倍率相關，像/物倍率越大景深越小。

三、視野計算的公式與方法

在機器視覺系統設計中，視野計算是基礎且關鍵的環節。視野指的是使用照相機后看到的物體側的范圍。

視野的大小通常與照相機的有效區域及倍率有關，一般知其二便可計算第三個。基本計算公式為，視野等于照相機有效區域的尺寸除以光學倍率。

舉個例子，如果光學放大倍率為0.5倍，相機傳感器尺寸是 6.144 mm × 4.915 mm，那么水平視野=6.144/0.5=12.288mm，垂直視野=4.915/0.5=9.83mm。

對于遠心鏡頭，視野的確定遵循相同原理，FOV = CCD格式大小除以鏡頭放大倍率。掌握了這個公式，我們在設計視覺系統時就能準確知道能夠覆蓋的檢測范圍。

四、如何選擇適合的遠心鏡頭

選擇遠心鏡頭是一項需要綜合考慮多方面因素的工作。首先要明確的是，并不是所有應用都需要遠心鏡頭，但當遇到以下情況時，最好選用遠心鏡頭。

當需要檢測有厚度的物體時，需要檢測不在同一平面的物體時，當不清楚物體到鏡頭的距離究竟是多少時，當需要檢測帶孔徑、三維的物體時，當需要低畸變、圖像效果亮度幾乎完全一致時，以及當缺陷只在同一方向平行照明下才能檢測到時。

選型過程中需要重點考慮幾個指標，物方尺寸（拍攝范圍）、像方尺寸（使用的CCD的靶面大小）、工作距離（物方鏡頭前表面距離拍攝物的距離）、分辨率（使用的CCD像素大小）、景深（鏡頭能成清晰像的范圍）以及接口（照相機接口，多為C，T等接口）。

根據使用情況選擇物方尺寸合適的物方鏡頭和CCD或CMOS相機，同時得到像方尺寸，即可計算出放大倍率，然后選擇合適的鏡頭。

工業機器視覺中的遠心鏡頭，雖然只是整個系統中的一個組件，卻發揮著至關重要的作用。它的獨特光學設計消除了透視誤差，控制了畸變，提供了穩定的放大倍率和足夠的景深，使得精密檢測成為可能。

隨著技術的不斷進步，遠心鏡頭也在向更小體積、更高分辨率、更強適應性的方向發展。國產遠心鏡頭的崛起為市場提供了更多選擇，讓更多企業能夠以合理的成本享受到高精度光學組件帶來的價值。