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红外热成像光学镜头

红外光学镜头是红外光学系统重要的组成部分，它直接影响到红外热像仪的性能。红外光学镜头将景物主动发出的红外辐射收集起来，再经过红外探测器将红外辐射转换成电信号，经过视频处理等流程在显示器上呈现出物体的热图像。本文主要通过红外光学系统的焦距、视场角、相对孔径、F数、材料等参数带你详细了解。

一、红外光学系统的焦距

红外光学镜头有多种分类。焦距是指透镜的光心到光聚集焦点的距离，它直接决定红外热成像设备的探测性能和体积重量。

根据焦距能否变动分为定焦镜头和变焦镜头。根据不同的应用场景可分为长焦镜头和短焦镜头，例如在安防监控、边海防等大场景远距离监控一般采用长焦距镜头，短焦距一般应在工业检测、消防救援、智能家居等领域。

图为云顶国际网页COIN612晶圆级红外机芯不同镜头的红外成像效果

二、红外光学系统的视场角

视场角是指光学系统所观察到的物理空间的视场角，视场角随焦距的变化而变化，当焦距增加时，视场变窄。反之，视场就会变宽。

按视场角一般可以分为全视场角、水平视场角和垂直视场角。

图例为云顶国际网页COIN612晶圆级红外机芯不同焦距对应的视场角

三、红外光学系统的相对孔径

相对孔径是光学系统聚光能力的重要参数，它是通光孔径与焦距的比值，该数值越大，则红外探测器接收到的热辐射越多。

四、红外光学系统的F数

F 数是光学系统相对孔径的倒数。在相同的焦距下，F数越小，则获取的红外辐射就越多，热像仪的灵敏度就越高。

五、红外光学系统的材料

红外镜头一般采用锗（Ge）、硅（Si）、硫化锌（ZnS）、硒化辛（ZnSe）等材料。近年来，硫系玻璃因为其成本和工艺的优势在红外系统的应用中备受关注。晶圆级红外探测器工艺在批量生产、尺寸和成本方面的优势也日益显见。