光學(xué)系統(tǒng)中的F數(shù)表征的是這個系統(tǒng)收集的光能量的大小。F數(shù)大小等于系統(tǒng)焦距/入瞳直徑（見下圖），其中系統(tǒng)焦距指從鏡頭的光學(xué)中心到焦點(diǎn)的距離，入瞳直徑由孔徑光闌決定，孔徑光闌限制了入射到系統(tǒng)光束寬度的大小，也可以理解為入射的光通量大小。因此，不難理解F數(shù)可用于表達(dá)系統(tǒng)的分辨率和靈敏度。焦距相同時，F(xiàn)數(shù)越小，通光口徑越大，進(jìn)入系統(tǒng)的光子能量越多，目標(biāo)的辨識能力越強(qiáng)，靈敏度越好。

圖像來源：網(wǎng)絡(luò)

具體到紅外成像系統(tǒng)，其光學(xué)系統(tǒng)通常由透鏡、反射鏡、棱鏡和光闌等多種光學(xué)元件按一定次序組合而成。該體統(tǒng)收集的光能量來自于物體的紅外輻射，通過一系列折射、反射和投射后，紅外輻射能量最終聚射到紅外探測器上。此時，F數(shù)表達(dá)了紅外光學(xué)系統(tǒng)對紅外輻射的會聚能力。

圖像來源：《制冷型中波紅外光學(xué)系統(tǒng)無熱化設(shè)計》

實(shí)際應(yīng)用中，紅外成像系統(tǒng)需要觀察遠(yuǎn)距離（如5000m或更遠(yuǎn)）的場景，常采用長焦距（如200mm）光學(xué)系統(tǒng)。此時，更小的F數(shù)雖然靈敏度更高，但有效探測距離也更近。為達(dá)到觀測距離與成像效果的最佳匹配，紅外成像系統(tǒng)的F數(shù)一般不會很小或很大，取值多在1～4，典型可見光相機(jī)鏡頭的F數(shù)取值1～22。