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。

针对车辆回复反射器光度性能的测试需求, 为了满足测试光源在远距离照射面上高均匀度光斑的要求, 设计一种远距离投射照明光源。光学系统采用了反光碗氙灯光源、导光管以及准直透镜的设计型式, 能够实现光能的有效利用及远距离传输, 可在远距离处形成均匀的接近于平行光的照射面。光学系统设计中加入了旋转调节机构, 可完成照明系统连续调焦功能, 能够实现在远距离照射面上对均匀光斑尺寸进行连续调节, 在照明距离为30 m~40 m的不同照射面上均得到不同尺寸的均匀光斑, 照射面上Φ250 mm~Φ300 mm内的光斑不均匀性小于5%。