一、传统镜头面临的挑战

随着机器视觉应用范围越来越广，用户的需求也更加多种多样，其中相同就是客户对于成像质量的高要求。但是传统的镜头越来越难以满足用户的需求。

比如在尺寸测量领域，对于有高低落差的待测物，普通的镜头成像表现出了“近大远小”的透视误差，这就导致针对不同的工作距需要不同的软件标定才能得出准确的尺寸。如图1所示，夹具的顶端尺寸和下端尺寸明显与实际情况不合，并且镜头的均匀度不佳，畸变率较高，这些问题都会影响测量的准确度和效率。

图1 普通镜头测量有高低落差的待测物

二、远心双远心镜头的优势

针对这些问题，最好的选择是选择远心双远心镜头进行检测。其独特之处便是可以抑制“近大远小”的透视误差。而衡量这项能力的指标就是远心度，远心度越小，抑制透视误差的能力越强。光虎的远心双远心镜头可以做到在全视野全景深的远心度均小于0.05°，再加上精妙的光学设计，使全视野全景深的畸变率也小于0.05%，对于在景深范围内的待测物几乎做到了出图即可读数，这大大提升了检测的效率和检测的准确度。

图2 光虎双远心镜头测量有高低落差的待测物

三、小视野检测领域的问题及解决方案

而在小视野检测领域，市面上很多镜头要么放大倍率不满足要求，要么成像过暗，要么工作距过短，还有些畸变严重。

针对小视野检测领域，光虎设计生产了物方远心镜头系列。其中最具代表性的便是高倍率同轴物方远心镜头OTL11.5-100-110CT，其十倍的高倍率展现了卓越性能，物方分辨率3.221微米，景深0.02毫米，工作距离设定为110毫米，搭配2/3”靶面相机，最大视野仅为1.15毫米。

图3便是OTL11.5-100-110CT检测贴片电阻上的数字标号的效果展示，小字的高度在0.6mm左右，肉眼看上去光滑平整的小字，在十倍的放大下也可以看到表面的坑洼和边缘的毛刺等。而且成像效果好，肉眼可见的亮度均匀，边缘锐利。

图3 光虎十倍物方远心镜头检测贴片电阻上的数字标号

图4 贴片电阻上的小字，其尺寸在1mm以内

由于高倍率镜头通常较难打光，成像较暗，为解决这个问题，光虎为其加入了同轴设计。在插入一个点光源后，通过分光棱镜将光线从镜头出射，照明待测物表面后再返回镜头成像，可实现均匀度90%以上的正向照明，轻松照亮待测物表面。从远心镜头出射的同轴光准直度更高，对于待测物表面的形状更加敏感，使得表面瑕疵检测更加轻松。而光虎通过扎实的光学设计和严格的生产加工要求，并没有让同轴设计影响成像质量，保证了视野中心和四周边缘的成像亮度一致，质量一致，极大提升了与之配套的机械结构设计的灵活性及简洁度。针对微细物体的表面及细微缺陷的检验需求，OTL11.5-100-110CT镜头凭借卓越的对比度与分辨率以及便捷的同轴设计，成为理想选择。

图5  OTL11.5-100-110CT

除了这支很有特点的镜头外，该系列镜头还有多种选择倍率从0.5倍覆盖到10倍，工作距离从65到300毫米皆有选择，有些型号也具有跟OTL11.5-100-110CT一样的同轴设计，无论是紧凑的测试空间还是需要长工作距的情况都可以应对。通过扎实的光学设计，这些物方远心镜头都可以做到全景深全视野畸变率小于0.05%，远心度小于0.05°，为用户提供高精度高准确性的成像。

四、大视野双远心镜头的应用

在大视野双远心镜头领域，光虎一样精益求精。下面展示的便是光虎镜头对小电感的检测，小电感的长度不到2mm，在上面缠绕的磁感线圈宽度不到0.15mm。图4展示的是使用光虎的OTL11.5-20-110CT两倍同轴物方远心镜头进行检测，对于这支视野在5.7mm的镜头来说检测起来非常轻松，甚至表面的加工纹理都看得清清楚楚。

图6 光虎镜头检测小电感

图7 光虎两倍镜头检测小电感

而图8则展示了TTL18.5-105-160C对于小电感进行批量检测的效果，这支镜头拥有着相对较大的105mm的视野，其物方分辨率26.69μm，景深18.08mm，倍率为0.176。在图9中我们可以看到，虽然待测物只占了实际视野的1/50都不到，但是TTL18.5-105-160C依然可以做到清晰的成像，每一条线圈都能清晰分辨，在上面的伤痕更是清晰可见，并且在全视野都有一样的成像质量，大大提高了检测的效率。

图8 光虎双远心镜头检测小电感

图9 光虎双远心镜头检测小电感放大

图10 TTL18.5-105-160C

而105毫米的视野在光虎的产品中只能算是中等视野，光虎的双远心系列镜头视野范围从11.5mm覆盖到315mm，靶面大小从1/3”支持到全画幅尺寸。并且每一个型号都拥有实测值全景深全视野小于0.05%的畸变率和小于0.05°的远心度。除去在光学设计上的努力，光虎不放过任何一个小细节，镜头均使用了阳极氧化发黑工艺，喷涂消光漆，内置消光螺纹等等方式减小杂散光的影响，保证镜头的均匀度和检测的可重复性。光虎还支持定制光圈，可以根据需要平衡分辨率和景深。

 （光虎光电科技（天津）有限公司  郑静宇）