机器视觉双远心光学系统设计：双视野与高精度

"这篇论文是关于一种基于机器视觉的双视野双远心光学系统的设计方案，旨在提高远心系统的适用性。设计中利用折射棱镜将系统分为物镜和目镜两部分，允许通过更换目镜来改变光学放大率。系统的工作距离为130mm，具备两个物方视场，分别是40mm和80mm，配合ON Semiconductor公司的SN5000A成像芯片，实现了-0.275和-0.1375的光学放大倍率。系统设计要求包括低畸变（小于0.1%）、高分辨率（105 lp/mm处大于0.3）和高远心度（小于0.1°）。" 本文主要探讨了光学设计中的一个创新实践，即双视野双远心光学系统。这种系统设计是针对机器视觉应用的，目的是提升远心光学系统在各种场景下的适应性和灵活性。系统的核心特点是采用折射棱镜作为分界，将系统分为物镜和目镜两个独立部分。物镜负责收集和聚焦物体的光线，而目镜则负责将这些光线转换为人眼或传感器可以识别的图像。 设计的双远心系统有两个不同的物方视场，分别达到40mm和80mm，这使得该系统能够在同一设备上同时处理宽视场和窄视场的成像任务，增加了应用范围。配合选定的ON Semiconductor公司的SN5000A成像芯片，系统能够实现不同的光学放大倍率，这在实际应用中意味着可以根据需要调整成像的大小和细节。 此外，设计还着重考虑了系统的光学性能。为了保证图像质量，系统必须具有低畸变，即图像变形要控制在0.1%以下，这对于精确的测量和识别至关重要。同时，系统要求具有高分辨率，即在105 lp/mm的频率下，解析力要超过0.3，确保能清晰捕捉到微小的细节。再者，高远心度（小于0.1°）的特性保证了光线在穿过系统时的平行性，减少因光轴偏移导致的失真，从而提供更准确的图像信息。 公差分析也是系统设计中的重要环节，它涉及到各个组件的制造精度和装配误差的容忍度。通过对这些参数的严格控制，可以确保在实际应用中系统性能的稳定性。 关键词涵盖了光学设计、双远心系统、远心度和公差分析，这些是本文研究的核心内容。光学设计涉及到对光学元件的布置和优化，以达到特定的成像性能；双远心系统强调了系统的独特结构和功能；远心度是衡量系统平行光性能的关键指标；公差分析则是保证系统性能一致性的重要方法。 这项工作为机器视觉领域提供了一个实用且灵活的光学解决方案，不仅提高了远心系统的通用性，还确保了高质量的成像效果，对于工业检测、自动化和科研等领域具有重要的应用价值。