遠心設計主題

像方和物方遠心在雙遠心鏡頭中的原理不變，入瞳和出瞳落在各自的無窮遠處，如圖7 所示。

雙遠心鏡頭，入瞳和出瞳各自落在影像和物件空間. 圖7: 雙遠心鏡頭，入瞳和出 ... 有問題嗎？ 需要我們的協助嗎？ Ouroperatorsarenotavailableatthemoment.Pleaseleaveamessageandwewillcontactyousoon Leaveamessage      聊天    電子郵件 國家/地區 我們將您的國家/地區設定為Taiwan 您可隨時變更此項選擇，不過您的購物車、已儲存清單或報價中的產品，如果未於新的運送國家/地區供應，就可能會遭到移除。

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然而，遠心又可細分為物側遠心和影側遠心(分別指稱入瞳位置和出瞳位置)。

光學系統的光瞳為孔徑光欄的影像，機器視覺鏡頭通常已嵌入孔徑光欄，其中一側周圍有個別鏡頭組件。

入瞳為看入影像空間所見的孔徑光欄影像，而出瞳為看入物件空間所見的孔徑光欄影像。

請見圖1非遠心鏡頭之入瞳及出瞳說明。

圖1:入瞳和出瞳皆位於鏡頭內的機器視覺鏡頭，多數定焦鏡頭皆屬於這一種。

物方遠心 若將機器視覺鏡頭簡單稱為遠心鏡頭，多數情況是指物側遠心鏡頭，這種鏡頭擁有前幾章節曾討論的所有特點和優點。

入瞳若位於影像空間的無窮遠處(全在物件後)，這種鏡頭就稱為物側遠心鏡頭，如圖2所示。

圖2:物方遠心鏡頭，入瞳投於影像側的無窮遠處。

在光學設計中，只要將系統孔徑光欄置於前鏡頭組的焦點上，就能達到物側遠心的效果。

入瞳位於無窮遠處，能解釋為何視場會恆定且無視場角：決定系統視場的主光線在通過孔徑光欄的光軸後，若入瞳位於無窮遠處，光線會與光軸平行，這時視場角便為零(圖3)。

相反地，入瞳如果落在鏡頭的有限距離上，就會產生非平行的主光線，如圖4非遠心鏡頭的光線。

圖3:物方遠心鏡頭，主光線全平行於物側光軸。

無論物件平面的位置為何，視場均不會改變，因為決定視場的主光線全平行於光軸。

圖4:非遠心鏡頭的出瞳位置，物方主光線會通過光軸。

物方遠心鏡頭因為後端可加上移動式元件，所以具有對焦能力，有利於工作距離經常變動的系統。

這種鏡頭亦可設計為可變倍率透鏡，讓後端元件控制放大倍率，或者移動傳感器平面以微調放大倍率。

不過，視場的放大倍率在設定後就會固定，保持遠心鏡頭該有的測量高準確度。

物方遠心鏡頭因影像空間的光線可以發散，即使是較小的機殼，也能達到較大的影像傳感器尺寸，所以鏡頭後端不會超出傳感器尺寸。

像方遠心 物方遠心的定義取決於入瞳在物件空間的位置，而像方遠心則代表出瞳位於物件空間的無窮遠處，如圖5所示。

圖5:像方遠心鏡頭，出瞳投於影像空間的無窮遠處。

物方遠心鏡頭的放大倍率會維持不變；同樣地，像方遠心不會隨傳感器平面而改變放大倍率，如圖6所示。

這表示相機的傳感器放置公差不如在像方鏡頭重要，稍微接近或遠離最佳位置都不會影響兩種系統(相同鏡頭)的放大倍率。

圖6:像方遠心鏡頭，主光線全平行於影像空間光軸。

無論傳感器平面的位置為何，影像高度均不會改變，因為決定影像高度的主光線全平行於光軸。

此外，像方遠心鏡頭由於光線在整個區域中都會垂直於傳感器，所以不會有輻射cossup>4θ衰减的問題(見傳感器相對照明、衰减以及暗角)。

這可說是一項好處，因為假使鏡頭設計沒有選擇性邊角失光，影像可以有較平均的相對照明。

像方遠心並非遠心鏡頭獨有，這種遠心效果亦能設計於傳統鏡頭(如定焦鏡頭)之中。

然而，大部分的市售定焦鏡頭皆非像方遠心，通常需要加裝遠心元件 (當然也增加成本)，且會讓鏡頭直徑變得很大(視所用的感測器尺寸而定)。

若非遠心鏡頭具像方遠心，通常會特別標示出來。

雙遠心 物方遠心能大幅提升傳統鏡頭的計測準確度，但倘若鏡頭同時擁有物方和像方遠心(即雙遠心)，就能達到更高的準確度。

像方和物方遠心在雙遠心鏡頭中的原理不變，入瞳和出瞳落在各自的無窮遠處，如圖7所示。

圖7:雙遠心鏡頭，入瞳和出瞳各自落在影像和物件空間的無窮遠處。

雙遠心鏡頭是最準確的遠心類型，因為視場完全不會因物件或傳感器位移而受影響，亦不會有cos4θ衰減的問題。

圖8為三種鏡頭的比較圖：定焦鏡頭、物方遠心鏡頭和雙遠心鏡頭。

X軸代表標稱工作距離(mm)的變化，Y軸為以實際數值計算的尺寸誤差(%)。

圖8:三種鏡頭(非遠心、物方遠心、雙遠心)的比較圖，說明三者尺寸誤差隨工作距離改變的情形。

從上圖可知，雙遠心鏡頭是三者中最準確的鏡頭，誤差率在工作距離位移4mm時不到0.2%。

在極度要求準確和精度的應用中，應利用雙遠心鏡頭。

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