随着现代武器打击精确度的日益提升,在靶场测试和实战演练中对于弹着点位置的准确测量提出了更高的要求。顺应弹着点位置检测需求,在诸多检测方法中,光学测量方法拥有测量精度较高、费用低且体积较小等优势,在现代弹着点位置检测中获得大规模应用。此方法中光学系统部分是整个检测系统的核心,其整体性能的好坏将影响整个系统的追踪探测能力。本文针对远距离大范围复杂环境下弹着点目标的探测识别受限问题,设计了一种可见/长波红外双波段共口径连续变焦光学系统。选用折射式成像,采用共口径、棱镜分光设计方式,可见/长波红外两波段系统共用同一入射窗口,通过棱镜分光,实现可见光和红外波段同步成像。本文致力于研究和设计适合弹着点位置检测的光学成像系统,提出了双站交叉定位光学测量方法,并深入研究了双站的测角误差、站址测量误差以及基线长度对目标定位误差的影响;根据弹着点目标检测需求,通过对所选探测器性能参数及系统探测距离需求进行相关分析和计算,确定光学系统的技术指标。基于几何法编写了能快速求解最适变倍比初始结构参数的程序,得到适合本课题变倍比的初始结构参数,可见光系统为18～180mm的10×连续变焦,长波红外系统为24～48mm的2×连续变焦,通过消色差理论选取了合适共口径部分的材料,经优化得到双波段共口径光学系统,并对成像质量进行详细的像质评价;为了确保整个变焦过程中像面能够持续稳定并且得到较好的成像效果,绘制了变倍组与补偿组的变焦曲线;然后根据弹着点检测系统-40℃～+60℃的温度环境指标要求,分析了变焦系统的热光学特性,确保光学系统设计环境的可靠性,利用机电主动式消热差方式对光学系统进行了消热差处理,并对系统进行了像质评价;为了满足系统实际加工要求,对系统进行公差分析;最后对系统进行探测距离分析。设计结果表明,系统可见光波段在145lp/mm时调制传递函数值达到0.32以上,红外波段在42lp/mm时调制传递函数值达到0.23以上,红外波段点列图各视场的最大均方根值均在一个像元大小之内,系统像面清晰且像质均匀。绘制的两变焦曲线平滑无拐点;采用蒙特卡洛对系统公差分析,公差比较宽松,符合加工要求;最后对系统作用距离进行计算,可见光和长波红外探测距离分别达到10km和4km以上,该系统结构紧凑,整体成像效果良好,满足地面探测领域对远距离大范围目标的探测识别需求。