【光学知识】像方远心、物方远心、双远心镜头的区别

【光学知识】像方远心、物方远心、双远心镜头的区别

像方远心、物方远心、双远心镜头的区别

远心镜头是机器视觉系统中用于精密测量的重要元件，它们的设计原理主要是为了矫正传统工业镜头的视差问题。远心镜头按设计原理可分为像方远心光路、物方远心光路和双侧远心光路（双远心光路）。以下是这三种镜头的详细区别：

一、光路原理

像方远心光路

特点：将孔径光阑放置在物方焦平面上，像方主光线平行于光轴，主光线的会聚中心位于像方无穷远。这种镜头的放大倍率与像距无关，可以消除像方调焦不准引入的测量误差。

光路图：

物方远心光路

特点：将孔径光阑放置在光学系统的像方焦平面上，物方主光线平行于光轴，主光线的会聚中心位于物方无限远。这种镜头的特点是物体的放大倍率在合理的活动范围内与物距无关，即使物距发生改变，像高也不会发生改变，即测得的物体尺寸不会变化。

光路图：

双侧远心光路（双远心光路）

特点：综合了像方远心和物方远心的双重优点，在景深范围内，物体或相机的远近都不会影响到成像系统的放大倍数，即像不随物距和相距的变化而变化。

光路图：

二、镜头原型及参数

物方远心镜头

常用参数：倍率、工作距离、物方分辨率、景深、数值孔径NA等。

数值孔径NA：指像方数值孔径，数值孔径NA值越大，镜头分辨率和亮度越佳。

双远心镜头

常用参数：倍率、物方分辨率、工作距离、景深、远心度等。

远心度：评价远心镜头和双远心镜头好坏的重要参数之一，指主光线偏离光轴的角度。角度越小，远心度越好，镜头的倍率误差越小。

三、优势与应用

物方远心镜头

主要用于需要保证物体尺寸测量准确性的场合，如物体位置在一定范围内变化但要求测量尺寸不变的场景。

双远心镜头

景深更大：在相同参数下，双远心镜头的工作范围比远心镜头的工作范围要大，可观测的范围更广。

远心度更高：在精密测量的选型过程中，如果对观测物体精度要求很高时，双远心镜头会是一个更好的选择。

适用于需要观测的物体高度差比较大或要求高精度测量的场合。

综上所述，像方远心、物方远心和双远心镜头在光路原理、镜头原型及参数以及优势与应用方面都存在显著差异。在选择时，应根据具体的应用场景和需求进行综合考虑。