红外目标模拟器可以模拟真实场景的红外特性,为红外待测设备提供精确可控、可重复的红外场景实验条件,可以有效的测试待测设备的各项指标和性能。将连续变焦特性应用到红外目标模拟器可以使得不同焦距、不同视场的待测设备经由目标模拟器投影获得稳定的红外图像。为了满足不同待测设备的视场角匹配,实现多个焦距的连续变焦,本文设计了基于数字微镜阵列的变焦红外目标模拟器光学系统,工作波段范围为3～5μm,口径为120mm,变倍比为4x,可在127～508mm区间内实现连续变焦,视场角变化范围为2°～8°。本文的主要研究内容有以下几个方面:(1)在研究红外目标模拟器的组成结构与工作原理的基础上,分析了数字微镜阵列的工作原理与结构参数,确定了目标模拟器的景象生成器是基于数字微镜阵列的方案。(2)对黑体光源进行分析选择,并用光学设计软件zemax设计了照明系统,使黑体辐射源能均匀的照射在数字微镜阵列表面。为避免照明系统与投影系统相互遮挡设计了分光棱镜,选取了合适的红外材料,并分析计算了分光棱镜的几何结构参数。(3)分析了投影光学系统的技术指标,采用光学被动式消热差法对投影系统进行了消热差设计。利用高斯光学理论求解机械补偿式变焦系统的变焦方程的方法和过程并解出变焦方程解,从而选定初始结构,利用zemax对其进行了设计与优化,并设计了凸轮的变焦曲线来保证投影系统的变焦稳定性。对系统进行公差分析,设定公差范围并进行蒙特卡洛分析来保证其可加工性。并将设计好的投影系统各焦距处的MTF附加到实验图片上并进行逼真度评估来进行成像效果模拟,均达到87%以上的逼真度,可见本光学系统的成像质量良好。该系统具有匹配多种红外待测设备、像质良好、变焦曲线平滑无拐点等特点,设计结果满足指标要求。