1.基础光学与光学系统技术要求

1.1成像光学系统

用途:分辨期望视场内特定的最小尺寸目标；

视场:物方空间内的空间或角度范围,视场可以表示为角度或特定距离处的横向尺寸,例:视场可表示为 $10^{\circ}$ $\times$ $10^{\circ}$ 或2Km处的350m $\times$ 350m；

最小尺寸目标:鉴别或理解图像所需要的最小分辨单元；

常规经验:分辨单元的最小尺寸应与像素式电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)型传感器的最小探测器单元即像素尺寸相匹配,另外,系统的孔径和光学透射比必须足够大,这样才能实现传感器或探测器的期望灵敏度。

1.2确定光学系统技术要求的方法

焦距：将聚焦于像上的光线从像向系统前部反向延长，则它于入射光线相交，其交点与像之间的距离被称为焦距；

有效焦距：一个透镜或一组透镜的焦距，简写为EFL；

等效焦距：一组透镜原元件的总焦距，这组元件的一部分或全部可以分离，也简写为EFL；

f/#：读作F/number，用于定义到达像中心的最终成像光锥，定义公式如下：

f/# = $\frac{EFL}{R}$

其中，EFL表示焦距，R表示通光孔径；

系统技术要求：应包括系统的预定光谱范围或波带、系统的包装约束、环境参数、透射比（光通量）、像质等，其中像质是最重要的技术条件之一。

数值孔径：到达轴上像的边缘光线的半锥角的正弦，用NA表示。

边缘光线：平行于光轴且通过孔径边缘的光线。

牛顿方程式： $\left ( -x \right )\left ( {x}' \right )= f^{2}\textbf{}$ ，其中 $x$ 为镜头前焦点到物的距离， ${x}'$ 为后焦点到像的距离；

实际光线常用公式：

$\frac{1}{{s}'}=\frac{1}{s}+\frac{1}{f}$

其中 ${s}'$ 和 $s$ 分别表示像距和物距；

入射偏转角：光线穿过折射率为n、小光楔角为 $\alpha$ 的楔形块，则光线从其入射角方向偏转角度 $\theta$ 为：

$\theta \approx \left ( n-1 \right )\alpha$

横向偏移量：当平行平板在光学系统内倾斜时，入射角为 $\theta$ 的光线的横向偏移量 $\delta$ 为：

$\delta =\left ( n-1 \right )\frac{t\theta }{n}$

其中n为光线穿过光楔的折射率，t为平板厚度；

参考书目：《光学系统设计》，中国航天科工集团八三五八研究所《红外与激光工程》编辑部翻译出版

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