在影响视频测量机光学系统的众多因素中，镜头畸变和工作距离变化是两个容易被忽视但却对测量精度产生实质性影响的因素。本文分析了它们的机理和控制方法。
1. 变焦镜头的放大倍率相关畸变
光学畸变是指镜头成像过程中实际像点位置与理想像点位置之间的偏差，表现为边缘放大倍率与中心放大倍率不匹配——枕形畸变使边缘尺寸增大，桶形畸变使边缘尺寸减小。
由于变焦镜头的畸变随放大倍率而变化，因此必须在每个放大倍率下分别进行校准：拍摄标准网格板或标准尺寸零件的图像，计算每个区域的畸变，并生成一个补偿矩阵供测量软件自动应用。如果在低放大倍率下进行校准，操作员随后切换到高放大倍率，则由于畸变曲线不同，该矩阵将不再适用，从而引入系统误差。切换放大倍率后，务必确认软件已加载当前放大倍率的补偿参数。
2. 工作距离对放大倍率的影响
工作距离是指镜头前端到工件表面的距离。对于传统的非远心镜头，工作距离的变化会改变实际放大倍率：镜头距离越近，放大倍率越大。
测量具有高度差的工件（例如阶梯状表面或深腔结构）时，Z轴必须移动才能聚焦于不同高度的特征，而每次移动都会改变工作距离。如果没有软件补偿，不同高度的特征会出现比例误差：较高的特征（镜头更近）测量值更大，较低的特征（镜头更远）测量值更小。平面工件几乎不受影响，因为所有特征的高度相同；但对于三维特征或多高度测量，这种影响不可忽略。
3. 远心镜片解决方案
远心镜头采用特殊的光学设计，使主光线保持平行，从而消除工作距离变化对放大倍率的影响：即使工件高度发生变化，图像中的特定特征尺寸也保持不变，从根本上解决了放大倍率漂移问题。双远心镜头在物空间和像空间中均保持主光线平行，从而在整个视场范围内提供更均匀的放大倍率和更低的畸变。
以JATEN视频测量系统为例， JTDIM-200和JTDIM3020均采用远心光学结构，这在官方产品文档中已有说明。JTDIM3020配备双远心镜头，具有超低畸变，在高度过渡和边缘位置均无可见图像变形；它还搭载双2000万像素CCD传感器，为高精度轮廓和表面测量提供了光学基础。
4. 远心透镜的应用局限性
远心镜头的主要局限在于视场较小——视场直径受限于前组镜片的有效光圈，测量较大尺寸的特征需要更大、更昂贵的镜头。因此，远心镜头最适合测量中小型精密特征；对于大型平面特征，使用带有逐倍率畸变校准的传统变焦镜头即可。
5. 使用建议
正确使用光学系统包括：在每个放大倍率下分别进行畸变校准并调用正确的数据；测量三维特征时注意工作距离的影响；根据特征尺寸和精度要求选择镜头类型；以及定期检查镜头的清洁度和安装状况，以避免因镜头松动或污染而导致的误差。
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https://www.jatentech.com/product/jtdim-200-video-measuring-system