大视场和高分辨率始终是成像光学系统的固有矛盾,扫描光学系统是解决这一矛盾的常用方法。为寻求小体积、高速率以及大角度的扫描方法,本文研究微透镜阵列在扫描光学系统的应用,设计了两款应用于扫描成像的微透镜阵列系统。主要工作如下:1、用于收发一体连续扫描的微透镜阵列系统。(1)微透镜阵列设计以加入场镜的开普勒望远结构为原型,以接收光路为设计方向,设计了扫描视场角为±8°,凝视视场角为±1.06°的两片式微透镜阵列,保证了其入射和出射端口的微单元通光孔径相等,从而实现收发共用且不会造成能量损失和串扰。(2)微透镜阵列系统分析将设计完成微透镜阵列和接收后物镜拼接,完成杂散光分析和公差分析工作:验证了微透镜单元间的串扰问题是微弱的,满足设计要求;通过公差分析,明确了加工时需要格外注意的参量。2、实现三视场切换的微透镜阵列系统。(1)系统结构布局安排根据三视场切换成像的设计目标以及中红外成像光学系统的特点,进行结构布局,确定用光楔分割视场,用前物镜将系统视场信息转化为孔径角信息,用微透镜阵列选择切换三段视场,用后物镜将选择的视场成像在制冷型探测器上。(2)系统各部分结构设计根据光学系统孔径和视场的相互关系,计算系统各部分结构的具体参数,依次设计光楔组、前物镜、微透镜阵列和后物镜。该完整的光学系统在Y向±20°间切换,总长为452.8mm。(3)微透镜阵列系统分析基于杂散光分析、冷反射分析和公差分析理论对该微透镜阵列系统进行分析:验证了切换视场时,三段视场间没有串扰发生;分析了冷反射效应较强的表面,从而找到抑制光学系统冷反射效应的方法;明确了公差较敏感的部分,确定该系统加工实现的可能性。