机器视觉领域，成像硬件的选择直接影响成像质量，而镜头与光源的搭配更是关键中的关键。许多工程师在实际项目中常面临一个难题：远心镜头内同轴光源和外同轴光源到底如何选择？ 今天我们将从原理、效果、适用场景，为你对比两种方案，希望能助力你精准快速地做出决策。

内同轴照明

· 工作原理

通过严格共轴设计，使光源、被测物体和相机光路三者共轭的科勒照明结构，通常通过光纤导光或点光接入镜头内部的镜组，将光线垂直投射到物体表面，如下图所示。

· 成像效果特点

对比度拉满：垂直入射的光线减少镜面反射，特别适合高反光物体。

分辨率天花板：光路短且无额外光学元件干扰，高倍镜头的解析力得以最大化。 

光强均匀分布： 严格的共轴设计，配合扩散片、光纤匀化、离焦调整等方法确保被测区域光强分布一致。  

抗干扰王者：封闭光路隔绝环境光，适合洁净车间或强光干扰环境。

紧凑性： 模块化设计，适应狭小空间。

· 局限性

灵活性差：共轭封闭光路，难以搭配其他外部光源同时使用。

内部反射：低倍远心镜头内置同轴照明会有热点现象产生。（相关链接：机器视觉光学基础概念-眩光、鬼影、热点） 

外同轴照明

· 工作原理

外同轴光源与镜头相机分离，通过外部反射镜（如棱镜或半透半反镜）将光线反射至物体表面，形成共轴光路。如如下图所示。

· 成像效果特点

灵活适配复杂场景：光源位置可调，照明区域大，可搭配其他光源多角度照明。 

成像均匀：外同轴光源直接照射到被测物体表面，减少光线在镜头内部的多次反射，在搭配低倍镜头时无热点现象、成像均匀性更好。 

· 局限性

像差风险： 外部棱镜可能引入像差，需选用高精度光学元件。 

对比衰减： 多次反射导致光强下降，半透半反棱镜导致对比度下降。 

结构臃肿： 光源体积较大，空间占用率高。  

实际成像对比

· 1.5X远心镜头

内同轴                               外同轴

分辨率测试板

晶圆

· 0.5X远心镜头

内同轴                               外同轴

手机后盖

锂电池极片

选型关键因素

· 物体特性

高反光（晶圆、FPC等）→ 内同轴、漫反射（塑料、印刷等）→ 外同轴。

· 镜头倍率

高倍镜头（≥1X） → 内同轴、低倍镜头（≤1X） → 外同轴。

· 系统对比

空间狭小 → 内同轴、空间足够 → 外同轴。

Tips

结论内同轴与外同轴光源并无绝对优劣，关键在于“场景适配”。