远心镜头在束斑测量中的应用

工作20多年了，除了刚工作那几年，在2001年吧，发表过两篇1作的论文，之后就没再写了，实在是懒得写，经常由着自己的性子，不愿去做自己不情愿做的事，当初在职读头的硕，最后因为写论文麻烦，写了个开头第一章都没写完就不愿写了，最后学位不了了之。

这么些年，我从开始的愣头青也变成了现在的油腻中年大叔，工作中自我感觉还是有很多亮点的，以前的就不说了，最近几年的自我感觉做的还可以的经验还是值得推广，这类随意的博文我还是愿意写，下面就慢慢道来。

束斑测量是加速器等各领域很基础的测量束流横向参数的系统，一般都是一套电动或气动的机构带着靶片（和束流方向夹角45度）插进束流通过的管道挡住束流，之后在垂直束流方向通过观察窗架摄像头看。

如上图所示为红外自由电子激光装置电子枪后面的FLAG（我们称作flag是因为靶像个小旗子被举起或放下，不知道说法对不对，我9几年刚到加速器大家就这么叫）。

因为这种带触发的GIGE摄像头很金贵（一般万元以上），坏一个很肉痛，我一般是再做一个镜箱，通过反射镜躲过束流平面拐到下面看，而且把它放在一个3cm厚的铅盒里，所以一般选用变焦镜头。如下图是波荡器的三个popin的藏摄像头的镜箱：

后来国产摄像头的发展，我找到海康的摄像头非常不错，并且EPICS下它的areaDetector的IOC调通后，下决心以后再建装置的时候都换成海康的摄像头，下面链接是摄像头的资料，下图为前后对比：

https://www.hikrobotics.com/machinevision/productdetail?id=3624&pageNumber=1&pageSize=25

左边是德国AVT的GE680，右边是海康的MV-CA016-10GM，选它是因为其最小曝光时间可设为1us，分辨率1440×1080，GE680的这两个参数分别为：25us，640×480。

性能对比明显吧？除了分辨率高外，最小曝光时间这个参数很重要，对于几us甚至更长的束团，看的时候摄像头会出现饱和现象，这样就可以最小曝光时间设置为1us，调触发延时观看不同束流切片的束斑。。。

选它更关键的是：GE680要13000元左右，MV-CA016-10GM为1500元（带电源和多功能头并带触发线的话加200元），而且海康是国产！

价钱差近一个量级，这样坏一个换了就是，再也不用肉痛和保护了。啰嗦这么多，下面才开始标题的远心镜头，其相关科普看下面链接吧，在这就不再赘述：

http://www.mv186.com/show-list-512.html 

https://blog.csdn.net/chenhezhuyan/article/details/78999070 

普通镜头以及变焦镜头，最大的问题就是有个梯形畸变，因为靶片和束流方向45度放置，束流90度方向观看时，镜头轴线和靶片也是45度，对于一个矩形靶和靶框，在摄像头里看到的是一个梯形，普通测量可能不需要管这个梯形畸变的问题，但是如果需要高精度测量，这个梯形畸变就必须解决，要么软件处理时矫正，要么用其他办法。

这个问题一直困扰着我，直到前几年知道远心镜头这个东西，那时候还询了一份报价：

一看这么贵，而且还只是一个镜头，就没有买，就一直搁置了，而且后来听祎总说那个品牌在美国一不入流的品牌，卖到中国竟然这么贵！直到先进光源预研高品质电子源项目里需要测量光斑，有时候想到了就又去搜远心镜头关键字，找到了：

http://www.cdhbuy.com/products_detail/&productId=1139.html

价格喜不喜人？国产的开不开心？当然！立即出手买，搭建、调试，因为半途才决定用这个，机械固定等事前都没有考虑，加工固定座等等，都是在去年疫情期间搞定。

可惜当时光顾着干活了，镜头装上去的美照竟然没想到照照，哎，过后再补吧。

用远心镜头，工作距离一般是固定的，就不像变焦镜头和普通镜头放远放近可以很大范围变化，摄像头便宜了，用远心镜头虽然离辐射近，但也不用担心它坏了。我选用的是142mm，视场40*30mm的型号，这个长度正好够了，刚好放在观察窗耳朵外，用它观测45度的靶，没有任何畸变，依然是很好的矩形。镜头加上5维调节机构，如下图：

再加工个支撑就可以安装到现场了。

https://blog.csdn.net/weixin_43767046/article/details/107941606

上面链接里有它看到的截图，不过不是很漂亮，这样的画面如果让普通镜头看，会畸变的惨不忍睹，调色板弄得很难看，以后再补好看些的吧，先凑合再贴一下：

远心镜头初步应用感觉很好，以后有机会我要把合肥光源上的都换成这样的，不过现在运行的好好的，先不折腾吧，等GE680的存货用完了再说。

先到这里吧，如果看客觉得文章还有借鉴意义，就去买买试试吧。