采用机械补偿法变焦型式, 建立两组元连续变焦光学系统模型, 在该模型的制导下, 针对中波640×512、像素尺寸15 μm制冷型焦平面阵列探测器, 设计了一款立体布局的高变倍比连续变焦光学系统。该系统工作波段为3.5 μm~4.8 μm, 焦距范围覆盖30 mm~500 mm, 工作温度范围覆盖-40℃~+60℃, 变焦过程中F数恒定为4, 系统变焦全过程具有100%冷光阑效应。设计过程中对系统冷反射进行了详细分析, 对凸轮曲线进行优化设计。设计结果表明: 该系统在08视场内, 全温度范围的光学调制传递函数在33 lp/mm处大于0.25, 在25 lp/mm处大于0.4; 全视场公差作用下系统传递函数在33 lp/mm处大于0.13。该系统具有变焦轨迹平滑, 冷反射抑制特性优良, 成像质量佳, 环境适应性好等优点。

手术显微镜是显微外科手术中不可或缺的工具，大物镜是整个手术显微镜的关键部位之一。针对手术过程中工作距和系统放大倍率需根据不同的使用情况进行调整，设计了一套连续变焦大物镜。所设计的连续变焦大物镜由正、负透镜组组成，选用机械变焦补偿形式，通过沿光轴方向移动正透镜组，实现术面观察范围Φ20 mm～Φ125 mm、工作距150～350 mm、焦距230~400 mm，可同时满足连续变焦和工作距可调，并给出正、负透镜组间隔与变焦位置的采样曲线，导程量较小。