近红外远心镜头在双目瞳孔检测仪中的光学设计与分析

"基于近红外远心镜头的双目瞳孔检测仪光学系统设计" 本文主要探讨了如何设计一款基于近红外远心镜头的双目瞳孔检测仪，旨在降低瞳孔位置对系统放大率的敏感性。在光学系统设计过程中，文章详细介绍了近红外远心镜头的光学参数计算方法，该镜头是系统的核心组件。设计分为前后两组进行，并通过光学设计软件Zemax进行优化，以确保全视场的像质质量。 首先，文章提到了近红外远心镜头的特性，这种镜头在近红外波段具有优良的成像性能，能有效减少因光源和目标距离变化引起的成像误差，特别适用于瞳孔检测。在设计中，考虑了镜头的焦距、光阑位置以及物距等因素，以达到理想的远心效果，即物方远心度，这使得光线在通过镜头时近乎平行，减少了像差，提高了图像质量和定位精度。 其次，为了评估系统的性能，文章进行了全视场的模态传递函数（MTF）分析，这是衡量成像系统分辨率的关键指标。同时，还考察了全视场的最大畸变，畸变控制在较低水平，有助于确保瞳孔形状的准确还原。这些分析为系统设计提供了重要的参考依据。 接下来，文章介绍了公差分析的重要性，通过对光学部件的制造和组装误差进行模拟，可以预估这些误差对系统性能的影响。通过公差分析，设计者可以确定部件的制造精度要求，以确保最终产品的稳定性和一致性。 此外，文章还涉及了系统的标定过程，采用标准圆进行标定，建立像素数与瞳孔实际尺寸之间的对应关系。通过标定，系统能够准确地将采集到的像素信息转换为实际瞳孔直径，从而提高测量精度。实验结果显示，对于瞳距范围在55mm至75mm的用户，瞳孔直径的测量精度可达0.05mm，满足了瞳孔检测的实用需求。 关键词涵盖了光学设计、瞳孔检测、公差分析和系统标定，体现了该研究在生物医学工程领域的应用价值，特别是在眼科检查和视觉科学研究中。通过这种精密的光学系统设计，可以实现无创、高精度的瞳孔测量，对于理解人类视觉功能、眼部疾病诊断以及视觉矫正等领域具有重要意义。