长波红外全景式航空相机可以获取大范围内地面目标的长波红外辐射信息，其特点是机动灵活、可全天候工作，同时观测范围大、图像分辨率高，在军事上具有很好的应用前景。本文对采用长波红外波段TDI器件的全景式航空相机进行了研究，主要研究内容包括以下几点：首先，根据全景式相机的工作原理，结合预期完成的指标和预选探测器的性能参数，确定了光学系统的主要参数和扫描方式，并采用平面镜反射理论对45°旋转反射镜和K镜的反射特性进行了分析。其次，根据建立的扫描成像模型，以45°旋转反射镜和K镜组合结构的全景式航空相机为基础，采用齐次坐标变换方法针对惯性系和非惯性系分别设计了两种扫描方案，并通过MATLAB仿真的方法对两种扫描方案的像移进行了分析，结果表明两种扫描方案是可行的。最后，完成了长波红外光学系统的设计。根据扫描机构的要求，光学系统由扫描镜、望远系统、K镜和成像透镜组构成。经分析，最终望远物镜采用RC系统、望远目镜采用单片锗透镜、成像透镜组采用四片透镜，实现了在探测器奈奎斯特频率下传递函数大于0.3的要求。