近年来,随着人们生产实践活动领域的扩展和深入,提出了既要能对被观察物体做大区域小倍率的粗略识别,同时又能对它作小区域大倍率的仔细观察。由于红外定焦距系统只能提供一个单一的视场范围和一个单一的焦距,所以不能兼顾大视场观察搜索、小视场细节识别的需求。在这种情况下,红外连续变焦光学系统就应运而生。红外变焦系统的这种与日俱增的重要性以及探测器性能的不断提高,使得对红外变焦光学系统需求大幅增长。尽管在可见光系统中进行的公式推导、准则判定、平衡取舍以及其它的经典光学设计方法和工艺技术都可以直接运用于红外系统,但红外光学系统还是明显区别于可见光系统,其中一些技术问题的解决还是有难度的,如在扩大变焦范围和提高性能的同时,又需考虑减小系统的尺寸、重量及其复杂性。所以红外连续变焦光学系统的设计是红外连续变焦镜头开发的关键。本论文根据红外变焦系统的基本原理及红外变焦光学系统的技术特点开展研究,完成了如下工作:1、红外连续变焦光学系统的数学建模分析变焦系统补偿方式,推导机械补偿形式的变焦方程,讨论变焦方程高斯解的形式。2、红外连续变焦光学系统的材料及元件选择选择合适的红外光学材料,红外非球面光学元件及衍射光学元件,满足成像质量的要求。3、红外连续变焦光学系统的优化设计根据变焦系统变焦方程以及高斯解的结构理论,设计红外变焦系统,并对像质进行评价,并拟合变焦曲线。4、红外连续变焦光学系统的公差分析利用光学设计软件进行镜片间隔、面型及中心偏等方面的公差分析,为产品工程化开发提供依据。5、红外连续变焦光学系统的结构设计及装调检测完成变焦镜头的机械结构设计及装调完毕后,观测成像质量,变倍过程中是否清晰稳定,并测量MTF等光学参数,对产品的整体性能做出评估。