为提高对目标场景的探测能力，红外光学系统正朝着多谱段多视场方向发展。目前大多数系统均是通过变焦完成视场间切换，以满足小视场目标识别、大视场环境监视的任务需求。仅有小视场很难提供目标周围场景信息，而仅在宽视场下无法对目标细节进行识别。传统系统只能通过往复变焦以保证双任务同时进行，该工作方式有两点不足：1）变焦过程中易造成目标及场景信息丢失；2）多次变焦后导致系统精度及寿命下降。对此，本文着重研究并设计了一种双视场同时成像红外光学系统。课题首先对类似系统优缺点进行了分析，之后结合双波段探测器独立读出各波段成像信息的能力，提出了无焦放大系统与成像系统相结合的光学系统设计方案，进而以坦克目标为探测对象确定了系统的作用距离及探测等级。论文分析了基于约翰逊准则的传统视距模型和新型NVThermIP模型对红外成像系统性能的评估原理。在运用约翰逊准则确定光学系统设计参数后，建立了针对系统性能评价的NVThermIP模型，得到了系统在不同作用距离处的探测概率，之后又比较了两种模型的相对评估误差。结果表明：在NVThermIP模型下，系统双视场对4km外坦克目标的发现和识别概率均大于50%。同时作用距离越大、任务等级越高，约翰逊准则相对于NVThermIP模型的评估误差越大。系统采用无焦放大系统和成像系统分开设计，再对系统整体优化。无焦系统选用离轴三反结构型式，依据设计指标，从经典两镜系统出发，再依据三反系统初级像差理论确定了系统初始结构，优化得到了离轴反射式无焦系统。成像系统选用二次成像结构型式，以专利中一款红外光学系统为优化起点，通过限定系统焦距，减小校正镜组放大倍率，添加非球面校正高级色差，进而优化得到成像系统。而后以无焦系统相关参数为变量，对合并后系统进行二次优化，最终完成了红外双视场双波段光学系统的设计。此外对系统进行了像质评价及公差分析。