红外热成像技术广泛地应用在军事和民用领域。红外双视场光学系统不仅结构简单、透过率高、成本低廉,而且能够实现视场的转换,因此在红外光学系统中占有重要的地位。根据设计要求、探测器的参数、以及对红外光学系统的基本特性和变焦理论的研究,确定了红外双视场光学系统的基本参数(焦距、视场、通光孔径等)。通过对国内外双档变焦系统专利的分析,确定了双视场光学系统的初始结构。利用COVEV光学设计软件进行优化设计,完成了轴向移动式、切入式双档变焦光学系统和双像双视场光学系统的设计。为了满足制冷型探测器100%冷光阑效率,三种光学系统均采用了二次成像结构。轴向移动式和切入式变焦系统分别通过镜片的轴向移动和切入切出完成了视场的转换,双像双视场光学系统利用分光原理将两个视场的图像呈现在一个像面上,两个视场无需切换。本次设计的光学系统都适用于320×256中波制冷型探测器,两个视场的传递函数在161p/m处都大于0.6,接近衍射极限,具有良好的成像质量。本文还分析了制冷型探测器的冷反射的产生原因及其特征量的意义,阐述了消除冷反射的几种途径,针对设计的两种双档变焦光学系统,提出了消除冷反射的方案。此外,对两种双档变焦光学系统进行了无热化设计,使其在-40℃—60℃的温度范围内仍然具有良好的成像质量。