E/?K?L?sin2U/?nn/223. 视场
四、光学系统的像差
光学系统近轴区具有理想光学系统的性质，光学系统近轴区的成像被认为是理想像。
实际光学系统所成的像和近轴区所成的像的差异即为像差。 光学系统对单色光成像时产生单色像差，分为五类：球面像差（球差）、彗形像差（彗差）、像散差（像散）、像面弯曲（场曲）和畸变。
对多色光成像时，光学系统除对各单色光成分有单色像差外，还产生两种色差：轴向色差和垂轴色差（亦称倍率色差）。 五、红外光学系统的特点
由于红外辐射的特有性能，使得红外光学系统具有以下一些特点：
（1）红外辐射源的辐射波段位于1μm以上的不可见光区，普通光学玻璃对2.5μm以上的光波不透明，而在所有有可能透过红外波段的材料中，只有几种材料有必需的机械性能，并能得到一定的尺寸，如锗、硅等，这就大大限制了透镜系统在红外光学系统设计中的应用，使反射式和折反射式光学系统占有比较重要的地位。
（2）为了探测远距离的微弱目标，红外光学系统的孔径一般比较大。
（3）在红外光学系统中广泛使用各类扫描器，如平面反射镜、多面反射镜、折射棱镜及光楔等。
（4）8至14μm波段的红外光学系统必须考虑衍射效应的影响。 （5）在各种气象条件下或在抖动和振动条件下，具有稳定的光学性能。
鉴于上述特点，设计红外光学系统时，应遵循下列原则： （1）光学系统应对所工作的波段有良好的透过性能。
（2）光学系统在尺寸、像质和加工工艺许可的范围内，应具有尽可能大的相对孔径，以保证系统有高的灵敏度。
（3）光学系统应对背景噪声有较强的抑制能力，提高输入信噪比。
（4）光学系统的形式和组成应有利于充分发挥探测器的效能，如合理利用光敏元面积，保证高的光斑均匀性等。
（5）光学系统及组成元件力求简单。 （6）合理选择扫描方式及扫描器的类型。 六、典型的红外光学系统
红外光学系统主要由红外物镜系统和扫描系统组成。
1. 红外物镜系统
（1）透射式红外光学系统
优点：无挡光，加工球面透镜较容易，通过光学设计易消除各种像差。
缺点：光能损失较大，装配调整比较困难。 （2）反射式红外光学系统
由于红外辐射的波长较长，能透过它的材料很少，因而大都采用反射式红外光学系统。按反射镜截面的形状不同，反射系统有球面形、抛物面形、双曲面形或椭球面形等几种。
牛顿光学系统：
卡塞格伦系统：
格利高利系统：
（3）折反射组合式光学系统
施密特系统：
马克苏托夫系统：
红外探测
2. 扫描系统
平行光束扫描 会聚光束扫描
§4 红外成像系统的综合特性
红外成像系统性能的综合量度指标——空间分辨率、温度分辨率 空间分辨率——调制传递函数（MTF） 温度分辨率——噪声等效温差（NETD）
最小可分辨温差（MRTD） 最小可探测温差（MDTD）
一、调制传递函数（MTF） 1. 基本概念
红外成像系统可以看作是一个低通线性滤波器，给红外成像系统输入一个正弦信号（即给出一个光强正弦分布的目标），输出仍然是同一频率的正弦信号（即目标成的像仍然是同一空间频率的正弦分布），只不过像的对比有所降低，位相发生移动。对比降低的程度和位相移动的大小是空间频率的函数，被称为红外成像系统的对比传递函数（MTF）和位相传递函数（PTF），这个函数的具体形式则完全由红外成像系统的成像性能所决定，因此传递函数客观地反映了成像系统的成像质量，红外成像系统存在一个截止频率，对这个频率，正弦目标的像的对比降低到0。
目标经系统成像后一般都是能量减少，对比降低和信息衰减。 通常所谓的分辩率，是将物体结构分解为线或点，这只是分解物体方法的一种。另一种方法是将物体结构分解为各种频率的谱，即认为物体是由各种不同的空间频率组合而成的。这样红外成像系统的特性就表现为它对各种物体结构频率的反应：透过特性、对比变化和位相推移。
空间频率定义为周期量在单位空间上变化的周期数: 设有亮暗相间的等宽度条纹图案，两相邻条形中心之间距离Tx称为空间周期（mm），Tx的倒数称为空间频率（单位是线对/毫米，即lp/mm）。在红外成像系统中通常用单位弧度中的周期数来表示（c/mrad），若观察点O与图案之间的距离为R（m），则?x?Tx/R(单位mrad)称为角周期，其倒数即为（角）空间频率fx:fx?1/?x?R/Tx
线性周期Txx观察距离R(m)O观察点
b1bo物体的调制度（对比度）定义：
Ib1b0oMo?
x
MTF(fx)?MMio光学系统对某一频率的调制传递函数MTF为：
MTF1
2. 红外成像过程中各个环节的调制传递函数
红外成像系统模型如前所述，根据线性滤波理论，对于由一系列具有一定频率特性（空间的或时间的）的分系统所组成的红外成像系统，只要逐个求出分系统的传递函数，其乘积就是整个系统的传递函数。
（1）光学系统的调制传递函数MTF0 （2）探测器的MTFd （3）电子线路的MTFe （4) 显示器的MTFm （5）大气扰动的MTFom
（6）人眼调制传递函数MTFeye
fxo