在紅外靜態(tài)技術(shù)參數(shù)測試系統(tǒng)研制過程中，利用Mintron MS-2821C面陣CCD圖像傳感器作為主要部件可構(gòu)建成像微光度計測量采集系統(tǒng)。雖然已經(jīng)有關(guān)于面陣CCD圖像傳感器的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計的報道[1]，但由于成像微光度計的測量環(huán)境和測試對象的特殊性，常規(guī)CCD光學(xué)鏡頭不能直接用于光度計，需要按照光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計原則并結(jié)合成像微光度計的用途進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計和計算。本文從成像微光度計的功能入手，分析了光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計原則并確定了參數(shù)，最后對光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)建中的相關(guān)問題進(jìn)行探討。

二、成像微光度計的功能結(jié)構(gòu)及測試原理

　 成像微光度計是紅外靜態(tài)技術(shù)參數(shù)測試系統(tǒng)的主要數(shù)據(jù)錄取設(shè)備之一，是基于計算機(jī)技術(shù)和數(shù)字圖像處理技術(shù)的光機(jī)電一體數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)（其組成框圖見圖1），其主要作用是配合紅外靜態(tài)參數(shù)測試系統(tǒng)的其它分系統(tǒng)，在對紅外熱成像系統(tǒng)的參數(shù)測試中進(jìn)行圖像采集。

　被測試紅外熱成像系統(tǒng)在顯示器上所成的圖像經(jīng)過成像微光度計光學(xué)系統(tǒng)在CCD光敏面上成像，接著經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換、量化、轉(zhuǎn)移、讀出后，通過視頻采集卡以模擬視頻信號在計算機(jī)上輸出。計算機(jī)可對標(biāo)校系統(tǒng)、亮度調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行控制，達(dá)到整體測試要求的條件后，測量系統(tǒng)同步采集數(shù)據(jù)并處理、計算后得到的測試數(shù)據(jù)。

　光學(xué)系統(tǒng)是進(jìn)行圖像采集和數(shù)據(jù)處理的前端，光學(xué)部件的性能參數(shù)直接決定整體系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)采集的精度。進(jìn)行科學(xué)的光學(xué)設(shè)計和選擇合適的光學(xué)部件是進(jìn)行高精度測量的前提。

三、對光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計原則和依據(jù)

　成像微光度計的光學(xué)系統(tǒng)（光學(xué)信號接收系統(tǒng)）包括成像物鏡鏡頭、光圈、視覺校正器、減光器等。對光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計就是在滿足總系統(tǒng)對成像微光度計的基本功能要求前提下，對光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)計和計算，使之達(dá)到工程要求。設(shè)計的主要原則和依據(jù)有：

(1) 各參數(shù)測試中的測量條件和參數(shù)測試精度要求；

(2) CCD接收光能性能的要求，其中包括成像特性的要求，即在一定相對孔徑和給定視場下能理想的成像；

(3) 被測量對象的空間尺寸特性、物像共軛距離的要求，即根據(jù)測試條件確定成像范圍；

(4) 系統(tǒng)分辨率要求，即系統(tǒng)能分辨光信號在空間、時間信號方面的細(xì)致程度。

四、成像微光度計光學(xué)參數(shù)分析和確定

　 由于成像微光度計在應(yīng)用中需要進(jìn)行有關(guān)尺寸的參數(shù)測量和計算，因此在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上采取物方遠(yuǎn)心光路，光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計簡圖如圖2。

　這里分析以下基本參數(shù)和光學(xué)設(shè)計中的參數(shù)確定的依據(jù)。

1、像方焦距

　像方焦距f′的確定是光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計的基本前提，設(shè)計時需要考慮光路的組成、光路布置以及中性濾光片、視覺校正片、鏡頭的實(shí)際設(shè)計和加工制作工藝。

2、放大率

光學(xué)系統(tǒng)放大率計算公式為：

b=y′/y （1）

式中，y′?DCCD像面上成的像的大?。?/div>