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本文基于卡塞格林系统设计了红外制冷型长焦分档变倍光学系统，计算、推导了光学初始参数及组元的光焦度分配。采用了二次成像结构形式，主物镜组采用R-C光学结构用于缩短筒长，使用投影镜组解决冷屏匹配问题，利用调焦镜实现调焦，通过切换投影镜组后组实现变倍，然后对光学系统像差进行了优化设计，分别给出了长焦系统和短焦系统不同视场的成像质量优化结果，08视场内光学传递函数在空间频率17 lp/mm时均大于04。最后对主要结构进行了相应的精度分析，结果表明该设计能够很好地满足工程实际需要。