工業鏡頭是機器視覺系統中十分重要的成像元件✘↟·↟☁，系統若想完全發揮其作用✘↟·↟☁，工業鏡頭必須能夠滿足要求才行↟│₪│◕。隨著機器視覺系統在精密測量領域的廣泛應用✘↟·↟☁，普通工業鏡頭難以滿足要求✘↟·↟☁，而遠心鏡頭應運而生↟│₪│◕。

遠心鏡頭主要為矯正傳統工業鏡頭視差而設計✘↟·↟☁，它可以在一定的物距範圍內✘↟·↟☁，使得到的影象放大倍率不變✘↟·↟☁，從而彌補普通工業鏡頭“近大遠小”的視覺效果✘↟·↟☁，滿足精密測量的要求↟│₪│◕。遠心鏡頭按設計原理可分為╃·₪：像方遠心光路☁╃•▩↟、物方遠心光路和雙側遠心光路↟│₪│◕。

1）像方遠心光路

像方遠心光路的光路圖如下圖 ↟│₪│◕。它是將孔徑光闌放置在物方焦平面上✘↟·↟☁，像方主光線平行於光軸主光線的會聚中心位於像方無窮遠↟│₪│◕。這種鏡頭的特點是放大倍率與像距無關✘↟·↟☁，可以消除像方調焦不準引入的測量誤差↟│₪│◕。

2）物方遠心光路

物方遠心光路的光路圖如下圖↟│₪│◕。它是將孔徑光闌放置在光學系統的像方焦平面上✘↟·↟☁，物方主光線平行於光軸主光線的會聚中心位於物方無限遠↟│₪│◕。這種鏡頭的特點是在合理的活動範圍內✘↟·↟☁，物體的放大倍率與物距無關↟│₪│◕。即使物距發生改變✘↟·↟☁，像高也並不會發生改變✘↟·↟☁，即測得的物體尺寸不會變化↟│₪│◕。根據這個原理設計出來的鏡頭為物方遠心鏡頭✘↟·↟☁，簡稱遠心鏡頭↟│₪│◕。

3）雙側遠心光路

雙側遠心光路就是我們常說的雙遠心光路✘↟·↟☁，光路圖如下圖↟│₪│◕。它綜合了像方遠心和物方遠心的雙重優點✘↟·↟☁，在景深範圍內✘↟·↟☁，物體離得遠近或者相機離得遠近✘↟·↟☁，都不會影響到成像系統的放大倍數✘↟·↟☁，即像不隨物距和相距的變化而變化↟│₪│◕。根據雙側遠心光路設計出來的鏡頭為雙遠心鏡頭↟│₪│◕。

正所謂“弱水三千✘↟·↟☁，只取一瓢飲”↟│₪│◕。在遠心鏡頭選型過程中✘↟·↟☁，需要我們根據實際情況✘↟·↟☁，從百萬只鏡頭中✘↟·↟☁，挑選出適合我們的那一個↟│₪│◕。在瞭解了遠心鏡頭的光路原理之後✘↟·↟☁，讓我們來看看鏡頭引數的含義吧╃▩✘╃✘！

（1）物方遠心鏡頭

前面提到✘↟·↟☁，物方遠心鏡頭簡稱為遠心鏡頭↟│₪│◕。遠心鏡頭常用引數包括倍率☁╃•▩↟、工作距離☁╃•▩↟、物方解析度☁╃•▩↟、景深☁╃•▩↟、數值孔徑NA等↟│₪│◕。在眾多引數中✘↟·↟☁，可能會讓大家困惑的引數✘↟·↟☁，應該是數值孔徑NA了吧↟│₪│◕。

遠心鏡頭中提到的數值孔徑NA指像方數值孔徑✘↟·↟☁，數值孔徑NA值越大✘↟·↟☁，鏡頭解析度和亮度越佳↟│₪│◕。數值孔徑NA與物方分辨率的對應關係為╃·₪：

一般遠心鏡頭引數中✘↟·↟☁，也會給出鏡頭可匹配的像元大小↟│₪│◕。如果引數中並沒有給出鏡頭的良配怎麼辦呢╃◕•✘•？不慌✘↟·↟☁，不慌✘↟·↟☁，一個公式解決煩惱╃·₪：

雙遠心鏡頭常用引數相對於遠心鏡頭來說更容易理解↟│₪│◕。它包括倍率☁╃•▩↟、物方解析度☁╃•▩↟、工作距離☁╃•▩↟、景深☁╃•▩↟、遠心度等↟│₪│◕。在這些引數中✘↟·↟☁，各引數的對應關係與遠心鏡頭的對應關係相一致↟│₪│◕。需要特別解釋的一下✘↟·↟☁，應該只有遠心度了↟│₪│◕。它是評價遠心鏡頭和雙遠心鏡頭好壞的重要引數之一↟│₪│◕。

遠心度是指主光線偏離光軸的角度↟│₪│◕。角度越小✘↟·↟☁，遠心度越好✘↟·↟☁，鏡頭的倍率誤差越小↟│₪│◕。在測量過程中的表現為╃·₪：在景深範圍內✘↟·↟☁，保證不同工作距下✘↟·↟☁，物體的放大率是一樣的↟│₪│◕。它是彌補普通工業鏡頭“近大遠小”這一弊端的重要因素↟│₪│◕。

【來源╃·₪：光虎光學內部培訓資料】