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物方远心、像方远心、双远心镜头的区别是什么?

发布时间: 2017-08-18   阅读次数: 

在光学镜头的众多品类里,远心镜头一直是比较特别的一类产品,物方远心、像方远心、双远心很多人都会把他们混在一起,搞不清楚他们之间的关系和特点,这篇文章远心光学(BTOS)小编就简单帮您解释一下这三种产品的区别和特点。

首先解释什么是远心,远心是对镜头光学成像特性的一种描述,一个镜头是由一个光学系统组成,光学系统的前后两侧分别对应着拍摄物体和成像芯片,光路是可逆的,因此这两侧在一定的条件下可以互换,在光学定义上把光线进入光学系统的那一侧叫光学系统的物方,把光线通过光学系统折射出的一侧叫做像方。

物方远心光路(BTOS TML2X65S光路图)

双远心光路(BTOS BT-2336光路图)

当入瞳位于距离光学系统接近无限远处时,光学系统就是物方远心;当出瞳位于距离光学系统接近无限远处时,光学系统就是像方远心;当入瞳和出瞳分别位于光学系统无限远处时,那么光绪系统就是物像双侧远心,简称双远心。

我们知道,当入瞳位于光学系统无限远处时,物面上每一个发光点进入成像系统的总和是一个类似于立体锥形的轮廓,这个锥形体的旋转对称面和光学系统的子午光轴面平行。因为光线有这样的成像原理,所以物方远心的光学成像系统没有视场角的因素,这样就能保证镜头在景深范围内,即使变化物距也会有同样的光学倍率,这对于需要精准标定计算物象比例关系的视觉应用提供了最精确的原理保障,这也是为什么现在机器视觉行业越来越多追求精度的项目都在用物方远心或双远心镜头的原因之一。

此外,也是因为光学系统对每一个发光点都有这样光线约束的关系,光学系统成像视野范围内单位面积上的光照度会非常均匀,这就保证了图像在照度环境下整个像面有着很均匀的亮度。

物方远心和双远心核心的优势在于物方有着固定的成像倍率。

像方远心和双远心核心的优势在于像方有着均匀的照度。

远心侧的光学有效口径一般接近物面或像面的有效口径,因为镜片的有效口径直接决定了整个镜头的外形尺寸和加工成本,所以在产品开发上,一般对应2/3靶面,1倍及其以上倍率的光学镜头做成物方远心以后无论在体积还是成本上都有很大的优势,反之1倍以下倍率的光学镜头做成物方远心后在体积和成本上都没有明显的优势。

这也就是目前市面上一般的物方远心镜头光学倍率都在1倍或以上的产品比较多,而双远心一般都是在1倍及其以下的产品比较多的原因。

针对精准成像来说,物象的比例关系恒定是由物方远心决定的,像面均匀照度是像方远心决定的。

对于机器视觉的应用来说,一般最主要用远心镜头都是来解决物象恒定比例关系这个核心问题的,此外物方远心光学系统自带的畸变小、景深大、分辨率高等优势特点也是机器视觉应用的重点选择依据。

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