随着时间的推移科技的发展,红外相关的技术也日渐成熟,许多新技术新理论得到广泛的运用。从定焦距光学设计到多档变焦距光学设计。现在单一F数的变焦红外光学系统已经往多F数方向发展。变焦光学系统具有其独特的优势,可以通过大视场搜索目标,通过小视场跟踪目标。为了解决能量利用率低的问题,使光学系统在保持孔径的情况下可以进行大视场和小视场的切换,充分利用系统的最大通光孔径,提升能量利用率,设计了一款变F数双视场红外光学系统。首先,在查阅了国内外近年来变F数光学系统和红外变焦光学系统研究的资料的基础下,对变F数光学系统以及红外变焦的设计方式进行了详细的分析。通过目标红外辐射特性的调查了解,确定了系统的光波谱段为光波为中波谱段为3μm–5μm,再根据光波谱段对红外探测器进行选型,并结合系统的指标分析选取系统的初始结构。接着进行各组元的设计,此光学系统由变焦组和二次成像组构成,其中变焦光学系统通过正组补偿负组变倍的机械补偿法保证成像面稳定的同时进行双档变焦。通过在二次成像光学系统后加入可变冷光阑构成,在保证探测器处于低温的同时改变系统的F数,让二次成像组的入瞳和出瞳分别对应变焦组的出瞳和冷光阑以保证光阑的匹配。在设计完成后,利用光学软件对设计出来的光学系统进行了点列图、传递函数、场曲畸变等多方面的像质评价以及公差分析,最终得出了系统的性能,结果表明,该光学系统在变F数和双视场条件下取得了较好的成像效果,可以满足实际应用的需求。