内置同轴光远心镜头选型指南：0.3X–2.0X 型号矩阵

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先说结论。如果工件表面平整、反光强，又要求整个视野内对比度均匀，最干净的方案是用镜筒内置同轴落射照明口的远心镜头——照明光束在镜筒内部注入，与成像光轴天然共线，不需要每次装外挂同轴光源都手工对一次同轴。POMEAS 内置同轴远心系列的可用倍率区间是 0.3X–2.0X，工作距离覆盖 65 mm、110 mm、200 mm 三档。

有两条例外必须先纠正，它们经常出现在询盘里但与官方参数不符：0.2X 没有内置同轴型号；没有任何型号官方标注支持 12 MP。本文给出真实型号矩阵、照明光路的判断依据，以及你自己就能算完的相机-镜头匹配公式。

一、内置同轴照明在远心镜头里是怎么实现的

带同轴口的远心镜头，镜筒内部光轴上放了一片分光镜。LED 或光纤模块的光从侧面接口进入，被分光镜折转 90° 后沿成像所用的同一条光轴射向工件；工件反射回来的光再穿过同一片分光镜到达传感器，代价是分光镜带来的一次通光损耗。

结果就是一种"轴上明场"照明几何：照明轴与成像轴是同一条线，而且这条共轴关系由镜筒的机械结构保证，不会因为搬运、换镜头或维修而跑掉。

二、为什么"同轴光 + 物方远心"必须成对出现

抛光平整的表面接近一面镜子，只有当照明垂直于它时才会把光原路送回镜头——也就是准直回射。同轴几何恰好创造这个条件：垂直入射到与光轴垂直的平面上的光线会原路返回、填满孔径，所以平整且正对光轴的区域呈亮；划痕、凹坑、激光打标、镀层缺陷会局部改变表面倾角或产生散射，这部分光线离开孔径，缺陷呈暗。这就是镜面金属、玻璃、晶片上做划痕、字符、二维码与表面缺陷检测时同轴照明成为标准配置的原因。

远心度介入的地方是视野内的一致性。普通镜头的主光线角从画面中心到四角是变化的，等效照明入射角也跟着变，于是即便同轴光本身打得很正，镜面工件在画面上仍会出现中心亮、四角暗的梯度。物方远心镜头让主光线在整个视野内都平行于机械轴：本系列中 1.2X 与 1.5X 型号标注的物方远心度 <0.02°，LTCM2-65C-S（2.0X）标注 <0.016°。与同轴照明叠加后，入射角从中心到四角基本恒定，一次曝光阈值才能覆盖整个工件。

三、内置同轴 vs 外置同轴光源 + 普通远心

另一条路线是普通远心镜头前面夹一个独立的同轴光源单元。两种做法产生的都是轴上照明，差别在于对准误差、体积和成本各自落在哪里。下表是取舍工具，其中四个维度都是定性描述，不含任何未公开数值。

由此可以得到两条实用推论。第一，如果是批量设备、且现场需要可维护性，内置方案省掉了"每次换镜头都要重新验证对准"这件事。第二，如果工件相对视野很大、需要很高的辐照度，外置单元更容易做大，因为它的孔径不受镜筒尺寸限制。

四、POMEAS 内置同轴远心型号矩阵（0.3X–2.0X，WD 65–200 mm）

覆盖率必须按型号逐条核对——同轴口不是全系列标配，任何料号都不能默认为带同轴。下表数值为内置同轴规格的官方标注值。

这张矩阵里有两个结构性事实。第一，带同轴口的最低倍率是 0.3X，再往上一档是 0.5X，中间没有 0.4X 同轴型号。第二，本系列最大靶面是 2/3″（部分型号只标到 1/4″、1/3″、1/2″）。相机若是 1.1″（Φ18.4 mm），内置同轴系列覆盖不到，需换到 1.1″ 专用设计——POMEAS 有 1.0X、WD110、物方视野 Φ18.40 mm 的 1.1″ 双远心型号——并单独决策照明。该型号能否配内置同轴口，官方未标注，需向 POMEAS 工程确认。

靶面覆盖要看具体型号自己的清单，不要套用系列最大值：PMS-LTC1-200C 从 1/4″ 3.2×2.4 mm 到 1/1.8″ 7.1×5.4 mm；PMS-LTC15-110C 从 1/4″ 2.1×1.6 mm 到 2/3″ 5.9×4.4 mm；LTCM2-110C 从 1/4″ 1.6×1.2 mm 到 2/3″ 4.4×3.3 mm。

五、工作距离的取舍：同为 1.0X，三档 WD 差多少

三支 1.0X 内置同轴型号把 WD 的取舍显示得很干净——只有工作距离在变。WD 拉长可以换来工件前方的净空和更深的景深，代价是分辨率变粗、F# 变大。

做同轴方案时请记住这个方向：为了让夹具或光路腾空间而把镜头往前推，付出的分辨率代价大致与 F# 成正比，而且换更好的相机也补不回来。

六、公式与算例：倍率、视野、景深与分辨率

这一族镜头需要用到的四个关系式：

β = 靶面尺寸 / FOV  →  FOV = 靶面尺寸 / β   |   景深 ∝ 1 / β²   |   分辨率 ∝ λ · F#（衍射极限）

算例一：视野。取 2/3″ 靶面，其有效尺寸由官方视野反推：1.2X 同轴型号的官方数据为 FOV(2/3″) = 7.3 × 5.5 mm，因此有效靶面宽 = 1.2 × 7.3 = 8.76 mm、高 = 1.2 × 5.5 = 6.6 mm（按公式推算，非官方直接标称值）。代入 FOV = 靶面尺寸 / β：

• PMS-LTCM03-110-C（0.3X）：8.76 / 0.3 = 29.2 × 22.0 mm。交叉验证：官方 0.3X 非同轴型号标称 FOV(2/3″) = 29.3 × 22.0 mm，两者在取整误差内一致，说明同倍率下物方视野相同。
• PMS-LTCM1-110C（1.0X）：8.76 × 6.6 mm。
• LTCM2-110C（2.0X）：8.76 / 2 = 4.38 × 3.3 mm，与官方 4.4 × 3.3 mm 相比差 0.5%，属官方表格取整。

算例二：景深随倍率缩放。景深 ∝ 1/β²，同系列 1.2X 与 1.5X 之间应满足 (1.2/1.5)² = 0.64 的系数。以 1.2X 官方值 0.67 mm 出发，推算 1.5X 景深 = 0.67 × 0.64 = 0.429 mm（按公式推算），而 PMS-LTCM15-110C 官方值为 0.44 mm，偏差约 2.5%。这个规律适合做第一轮尺寸估算，但最终规格书里必须写型号自己的官方值。

算例三：分辨率与 F# 的关系。衍射受限系统的分辨率与 F# 成正比，因此同为 1.0X 的两支镜头，分辨率之比应等于 F# 之比。由 PMS-LTC1-110C（F# 19.94，分辨率 13.42 μm）推算 PMS-LTC1-200C（F# 33.18）：13.42 × 33.18 / 19.94 = 22.33 μm（按公式推算），官方标注 22.37 μm，偏差约 0.2%。这条可以当成校验工具：如果有人给你一支长工作距离镜头、却报出好得离谱的分辨率，用这个比例对一下就知道合不合理。

七、像元匹配：用它替代「支持 1200 万像素」这种说法

这一产品线官方公布的相机分辨率信息很有限：0.2X 非同轴型号 LTCM02-110 标注最高 3 MP，2.0X 同轴型号 LTCM2-110C 标注 最高 5 MP。没有任何型号逐条标注支持 12 MP，因此凡是"这支远心镜头支持 1200 万像素"的说法都应视为未经核实。请改用采样间距来筛：

物方像元 p_obj = 相机像元 p / β   →   相机采样受限的物方可分辨特征为 2 · p_obj；只有当 镜头分辨率 R ≤ 2 · p_obj 时，镜头才不是瓶颈。

以一支像元尺寸 3.45 μm 的 2/3″ 相机为例（该值取自你自己的相机规格书，不是 POMEAS 参数），核算如下：

• 0.3X：p_obj = 3.45 / 0.3 = 11.5 μm，2 · p_obj = 23.0 μm。镜头 R = 11.18 μm ≤ 23.0 μm → 镜头约有 2 倍余量，限制项在相机。
• 1.0X：p_obj = 3.45 μm，2 · p_obj = 6.90 μm。镜头 R = 7.46 μm > 6.90 μm → 限制项变成镜头，系统能给出的最小物方特征约 7.5 μm，而不是相机单独采样能力对应的 6.9 μm。

实用结论：低倍同轴型号对高像素相机的余量最大；大约从 1.0X 往上，限制下限的是镜头分辨率而不是传感器。在索要"像素数"承诺前，先跑一遍这两行算式。另外，官方标注的分辨率未说明是物方还是像方口径，写进公差预算前需向 POMEAS 工程确认。

八、选型步骤

1. 先确认这是明场场景。同轴照明适用于平整、镜面或半镜面的工件：镜面金属、玻璃、晶片、印刷或镀膜平面。表面如果偏哑光或强漫射，轴上光拿不到回射信号，应该转去看漫射照明或穹顶照明。
2. 由公差反推物方视野，不要由画面反推。所需 FOV = 工件包络 + 夹具的定位不确定度，两个方向都要算。
3. 用打算用的相机反推倍率：β = 靶面尺寸 / FOV。结果必须落在同轴系列的 0.3X–2.0X 内；如果 FOV 把 β 压到 0.3X 以下，就是没有同轴型号，应改传感器或改工位布局。
4. 靶面按该型号自己的官方清单核对，不要套用 2/3″ 这个系列上限。
5. 把景深与"工件平面度 + 机构 Z 向重复精度"对齐。数值直接查型号表；1/β² 规律只用来在型号之间插值。
6. 在锁定相机之前先做第七节的像元匹配核算。
7. 最后再定工作距离，等夹具周边的机械净空确定之后。别忘了第五节的镜筒分辨率代价。
8. 用第三节的对照表决定内置还是外置同轴：看重"换镜头后对准仍稳定"和"光路紧凑"选内置；看重"大视野高辐照度"或"光源可独立更换"选外置。

关于测量精度这一侧——远心度与畸变公差如何折算成可测量的重复性预算——可以继续看 远心镜头选型指南（倍率、FOV、WD 与测量精度）；如果你还在纠结要不要上远心，可以先看 远心镜头和普通工业镜头有什么区别；如果同轴光本身还没定，先看 光源怎么选：点光源、环形光、平行光与同轴光。

九、内置同轴照明用不了的地方

还有三条边界值得直说。镜筒里的分光镜会吃掉一部分通光量，所以当"光照预算"本身是硬约束时，内置同轴不是该选的架构。哑光或强纹理表面不产生镜面回射，也就没有同轴对比度。同轴照明也解决不了高度方向的问题：垂直侧壁和深腔仍然需要另配一个不同几何的第二照明通道。

下单前想先看某一倍率的镜筒长度、同轴口几何与视野表，可查 0.3X 的 PMS-LTCM03-110-C、0.5X 的 PMS-LTCM05-110C 和 2.0X 的 LTCM2-110C；长工作距离那一档在 200 mm WD 的 PMS-LTC1-200C 页面，短工作距离的内置同轴型号在 110 mm WD 的 PMS-LTC1-110C 页面，其余型号见 远心镜头产品列表。

把工件图纸、表面处理状态、相机靶面与像元尺寸发给我们，倍率、工作距离和景深可以一起算完——带上工位简图 联系我们的光学工程师，我们给的是一个具体型号建议，而不是一个区间。

常见问题 FAQ

0.2X 的远心镜头能带内置同轴照明吗？

没有。POMEAS 远心系列里 0.2X / WD110 型号是非同轴设计，官方参数标注最高相机分辨率 3 MP。带同轴照明的最低倍率是 0.3X，即 PMS-LTCM03-110-C，WD110、2/3″ 靶面，分辨率 11.18 μm，景深 4.44 mm。如果视野算下来确实要求低于 0.3X，答案不是换一支镜头，而是换更大的靶面、抬高工位，或者把工件拆成两个检测工位。

内置同轴口能配 1200 万像素相机吗？

POMEAS 未对本系列逐型号标注像素数支持，因此不能对任何型号做"支持 12 MP"的统一结论。官方只公布了两条：0.2X 非同轴型号最高 3 MP、LTCM2-110C 最高 5 MP。与其追像素数，不如算相机的物方采样间距——像元尺寸除以倍率——再乘以 2，与镜头分辨率比较：镜头分辨率比这个两倍采样间距更细，限制项就是相机；更粗，限制项就是镜头。

内置同轴和外挂同轴光源该怎么选？

内置同轴胜在对准稳定性和体积。分光镜在镜筒内部，照明轴与成像轴由结构保证同一条线，换镜头或维修后不会跑；工件前方也没有光源外壳或支架占用空间。外置单元胜在大视野高辐照度时更好放大，因为孔径不受镜筒限制，而且光源坏了可以单独更换、不影响镜头继续生产。如果是批量设备、工位紧凑，内置通常是更稳的默认选择。

抛光金属外壳，为什么画面中心亮、四角暗？

这是非同轴成像光路配同轴光的典型症状。普通镜头的主光线角从中心到四角在变，照明的等效入射角也跟着变；而镜面表面只在接近垂直入射时才会把光送回镜头，所以四角丢信号。物方远心镜头在整个视野内让主光线保持平行于光轴。本系列的物方远心度标注为：1.2X 与 1.5X 型号 <0.02°，LTCM2-65C-S <0.016°，这正是同一组曝光参数能覆盖整幅画面的原因。

110 mm 和 200 mm 工作距离的内置同轴型号怎么定？

先按机械净空定，再接受光学代价。三支 1.0X 内置同轴型号把取舍显示得很清楚：65 mm 时分辨率 10 μm、F# 14.29；110 mm 时分辨率 13.42 μm、F# 19.94、景深 1.6 mm；200 mm 时分辨率 22.37 μm、F# 33.18、景深 2.67 mm。工作距离换来净空和景深，付出的是分辨率，而且换相机补不回来。如果 110 mm 已经能避开夹具，就不要"为了保险"上 200 mm。

景深能有多少？1/β² 这个缩放规律准不准？

景深直接查型号表，不要估。同一系列内景深与倍率平方成反比，做第一轮尺寸估算够用：以 1.2X 的 0.67 mm 出发，规律推算 1.5X 应为 0.429 mm，而 PMS-LTCM15-110C 官方值是 0.44 mm，相差约 2.5%。用这个规律在候选倍率之间插值，最终规格书里要写所选型号的官方值。另外记住景深是成像公差、不是定位余量，夹具的 Z 向重复精度会消耗掉其中一部分。