随着红外探测器制造技术的进步，其像素尺寸间距做的更小，这有利于减小红外热像仪模块的尺寸、重量、功率和成本（SWaPs-C）。一些新的红外热成像产品已经开始采用采用较小像素间距红外探测器，经过SWaPs-C优化，这些产品提升了感知能力与效率，并已投入新的应用领域中，执行新的任务。但采用小像元红外探测器的成像木块并不总是适用于系统复杂、作用距离更远的红外系统，像素间距对红外连续变焦镜头和红外热成像组件的尺寸、重量、成本和性能的影响并不是一直都是正面的，这需要在组件和系统级别进行权衡分析。

SWaPs-C光学设计

对于给定的完成目标识别（或探测）像素数、像素分辨率和视场（FOV，观察范围），在理论上，减小像素间距可以减小成像系统尺寸，对于给定的分辨率，像素阵列尺寸和有效焦距会按比例减小。然而，在开发包括采用红外连续变焦镜头的中波红外（MWIR）系统时，需要考虑其他因素，这些因素会减少甚至抵消理论上像素间距缩小的好处。当红外连续变焦镜头主导SWaPs-C指标时，红外成像模块必须在考虑设计复杂度、成本与尺寸的前提下，优化整个系统的性能。

■ 灵敏度

像素尺寸减小、其量子效率会普遍降低、暗电流增加、固定图案噪声的增加，较小的像素需要更小F数来实现与采用大像素尺寸系统相同的灵敏度。这意味着光学系统的入瞳直径应与具有相同灵敏度的大像素系统相同或稍大。

■ 空间分辨率

较小的像素需要更小F数实现相同的空间分辨率，空间分辨率不仅受到探测器像素大小的影响，也与光学系统的光学弥散斑（光学衍射极限）有关。小F数的光学系统的像差必须在更大的角度范围内得到控制，接近衍射限性能光学系统是极其昂贵的，甚至无法满足SWaPs-C的要求。

■ 光学工艺性

与采用大像素尺寸的较大F数的光学系统相比，更小F数的系统的光学公差要求更严。为了使系统具有良好的工艺性，光学设计通常复杂化，并可能需要增加更多的光学元件（透镜）来满足工艺性的要求。通常，这会延长光学系统的长度，虽然与小像素尺寸匹配的镜头组件的焦距较短，其长度可能比与较大像素尺寸匹配的大F数的镜头更长，在尺寸、重量和成本带来负面影响。

■ 动态范围

较小的像素的动态范围会减小，电荷存储能力通常会随着像素间距的减小而减小，从而降低系统性能。

■ 像素间串扰

像素间距与扩散长度之比减小，探测器制造工艺难度增加，像素间串扰更难消除，进一步降低了系统调制传递函数和性能。

通常，系统采用定焦（固定视场）时，小像素间距的优势非常明显，但对于包含红外连续变焦镜头的红外系统而言，较小的像素间距探测器并不一定意味着有显著的SWaPs-C优势。

比较了采用不同像素尺寸，均采用10x红外连续变焦镜头的三种中波红外热像仪设计，其中空间分辨率（或瞬时视场IFOV）保持不变，不同的像素间距对系统的F数提出了不同的要求，这会影响光学元件的数量和尺寸。随着像素间距从15μm减小到8μm至5μm，红外连续变焦镜头的尺寸、重量和成本都会增加。

红外相机成本

红外相机的成本主要包括光学成本和相机模块成本，成本随着像素间距的减小而降低。在红外探测器技术成熟后（制造小面元探测器也不是难事哦），如果相机均采用10X红外连续变焦镜头，与采用5μm米和15μm像素间距红外探测器的相机相比，采用8μm器件的相机在成本具有优势可分别节省9%和19%的成本。换言之，随着探测器像元间距尺寸的缩小，相机成本在达到边际收益最优后，其随着像素尺寸的减小而增加。

红外相机性能

除了成本、尺寸和重量优势外，采用较大的像素间距尺寸探测器的相机在目标检测（D）、识别（R）和辨认（I）的性能上均有一定优势，这些简称为DRI指标。DRI是描述红外热像仪有效作用距离的重要指标。在业内，一般采用标准的夜视综合性能模型（NVIPM）来模拟评估DRI性能。V50（目标检测难度）是为用户提供完成给定任务50%概率所需的目标任务性能(TTP)量化值，这些标准给出观察者将物体区分到检测、识别和识别水平的50%概率。还是以采用10x连续变焦镜头的红外相机设计，在 NVIPM 模型中，目标的临界尺寸为3.1m，目标背景温差为4K来仿真三个系统的性能。仿真过程中充分考虑F/1.8、F/2.9 和F/5.5 镜头由于光学像差带来的MTF 的降低；为保持5μm、8μm和15μm像素间距的探测器MTF不变前提下，在最小程度上减小信噪比；保留其他参数不变（如目标、大气、系统透过率、显示器等)。

仿真数据表明，与5um像素间距的系统相比，15um像素间距系统在检测、识别和识别方面分别具有 12%、10%和12% 的距离优势。

对5μm、8μm 和15μm 像素间距大小系统的连续变焦镜头成本、红外相机成本和性能进行全面考察，像素间距的减小并未使SWaP-C和性能得到全面优化。较小的像素间距通常需要光学镜头具有更小的F数，这会增加光学系统的复杂性、尺寸、重量和成本；红外相机模块成本也不会随着像素间距的减小而持续减小，如，红外相机成本在8μm时最小，而不是在像素间距最小的5um 时；在DRI性能上，最大的 15um 像素间距的系统更具备优势。产品制造商与用户将会发现，对更小像素间距红外探测器的追求有可能使系统的一些关键指标（如SWaPs-C，DRI性能）不那么的尽如人意。