小型化红外广角镜头设计与光学性能分析

"本文主要介绍了一款针对现代智能化设备和红外交互识别需求设计的小型化红外广角镜头。这款镜头采用3片塑胶非球面镜片和1片红外带通滤光片，构建出负-正-正的光学结构，具有F数2.2、全视场最大129°、总机械长度仅为3.8mm的特性。在1/2奈奎斯特频率下，所有视场的调制传递函数值均超过0.5，实际测试结果也符合设计期望，能有效实现红外探测功能。设计过程中，利用了CodeV和Zemax两款专业光学设计软件进行辅助。" 这款小型化红外广角镜头的设计旨在适应现代科技发展，特别是在智能化设备和红外交互识别领域的应用。光学设计的关键在于选择合适的材料和结构，以确保在保持小体积的同时，提供良好的光学性能。本设计中采用了3片塑胶非球面镜片，这种材料不仅能够降低生产成本，还能够减轻镜头重量，有利于实现小型化。非球面设计可以有效校正球差、彗差等像差，提高成像质量。 此外，还加入了一片红外带通滤光片，以过滤不必要的波长，确保只允许红外光通过，从而提高红外探测的准确性。负-正-正的光学结构是根据红外光线传播特性设计的，可以有效地控制光线的折射路径，使得在整个大的视场范围内都能够保持较好的成像效果。 设计的F数为2.2，表示镜头的光线汇聚能力，较小的F数意味着更大的进光量，有助于提升在低光照环境下的红外成像能力。全视场最大角度达到129°，这意味着镜头具有广阔的视野，适合用于监控或全景拍摄等场景。系统的机械总长度仅为3.8mm，实现了高度的紧凑性，方便集成到各种小型设备中。 在光学性能评估上，该设计在1/2奈奎斯特频率处的调制传递函数（MTF）值大于0.5，这表明即使在较高的空间频率下，镜头仍能保持良好的成像清晰度。MTF是衡量光学系统分辨率的重要指标，数值越高，图像细节表现力越强。 通过实际组装和测试，这款红外广角镜头的MTF性能验证了设计目标的达成，能够有效地执行红外探测任务。CodeV和Zemax软件的使用在设计过程中起到了关键作用，它们是光学工程师进行光学系统建模、优化和分析的常用工具，帮助设计者在模拟环境中调整参数，确保实际制造出的镜头满足预期性能。 这款小型化红外广角镜头结合了先进光学设计理论和实用的工程技巧，实现了高性价比、小型化和高性能的统一，是现代红外应用领域的一个重要进展。