采用分离式光学补偿方式对传统连续变焦中波红外光学系统进行改进, 将变倍组和补偿组分开独立, 使系统同时满足超长焦距(916.2 mm)、超大视场(36°)、小型化的需求.变倍过程中变倍补偿曲线平滑、无拐点、像面稳定, 光学系统外形包络在335 mm×118 mm(局部169 mm)×100 mm(局部Φ168 mm)范围内, 系统结构紧凑, 像质评价结果表明光学系统像质良好, 能满足热像仪整机使用要求

基于机械补偿方式设计了一款间断式连续变焦中波红外光学系统。该光学系统由前固定组、变倍组、补偿组、后固定组、反射镜一、反射镜二、中继组组成。光学系统采用间断式机械补偿方式满足光学系统小视场和超小视场为长焦距和超长焦距定焦、小视场至大视场为连续变焦、光学系统小型化等要求,实现了超小视场和小视场为定焦和小视场至大视场为连续变焦的中波红外光学系统,兼顾了超小视场和小视场观察瞄准以及大视场至小视场连续观察的功能。变焦过程中变倍补偿曲线平滑、无拐点、像面稳定。光学系统外形包络在350 mm×116 mm(局部168 mm)×65 mm(局部130 mm,含结构部分)范围内,系统紧凑。设计结果表明该光学系统像质良好,满足热像仪使用要求。

设计了一种超长焦距中波红外双视场光学系统，该系统采用二次成像结构，通过透镜轴向移动实现变焦功能。设计结果表明，该系统可以实现超长焦距600~150ｍｍ的变焦功能，且中心视场在探测器特征频率201ｐ/ｍｍ处的光学传递函数值高于0.5，接近衍射极限，能够很好地满足**侦察对远距离目标同时搜索和瞄准的要求。

针对高分辨率长焦距光学系统的结构特点,在受到轨道舱直径4 m左右结构限制的情况下,长焦距光学系统的结构长度的减小显得非常重要。通过像差理论计算和ZEMAX光学设计软件的设计,在满足了超长焦距高分辨率和结构长度小于4 m的要求的情况下,设计了一个视场为1.5°×0.3°、相对口径为1/9、焦距长度为23333 mm,结构长度做到了3314 mm的光学系统。系统采用了两个椭球面和一双曲面,还有两个平面折叠镜。其中平面折叠镜不仅可以缩短光路,还可以起到调焦作用。