可见光系统与红外系统的工作波段差异较大,导致可见光系统与红外系统探测到的目标特征信息不一致,无法满足现代光电探测成像系统对目标探测与识别的要求。将可见光系统与红外系统进行融合具有很好的互补性,此外,变焦系统可实现大视场探测与小视场识别跟踪。可见光、红外多波段系统与变焦系统进行融合是近年来研究的重要方向。本文为了满足现代光学成像系统的使用要求,对1～10km范围的小型车辆进行探测,设计了一种基于折反结构的可见光、中波与长波三波段共口径变焦系统。主要研究内容如下:（1）分析了可见光系统与红外系统融合的三种方式以及变焦系统的四种类型。采用Zemax软件仿真了可见光、中波与长波三波段共口径变焦系统。其中,可见光系统工作波长为0.48～0.65μm、焦距范围为47mm～470mm、靶面分辨率为1280×1024、像元尺寸为4.7μm光电成像器件,红外系统工作波段为3～5μm与8～10μm,焦距范围为62.5mm～625mm、靶面分辨率为320×240、像元尺寸为25μm光电成像器件。（2）通过Zemax软件仿真分析了可见光、中波与长波红外三波段共口径变焦系统的光学传递函数曲线（简称MTF）、点列图、场曲与畸变,并采用Mat1ab软件拟合了系统的变焦曲线。结果表明可见光在在奈奎斯特频率为1061p/mm时的MTF曲线均高于0.35,中波红外在奈奎斯特频率为201p/mm时的MTF曲线均高于0.4,长波红外在尼奎斯特频率为201p/mm时MTF曲线均高于0.5。系统的场曲与畸变校正良好,系统的变焦曲线平滑且无拐点,满足设计要求。（3）采用光学被动补偿消热差技术,对中波与长波红外系统在-40℃～60℃温度范围内进行无热化设计。中波红外系统消热差后的MTF曲线均高于0.35,长波红外系统消热差后的MTF曲线均高于0.37,系统在消热差设计之后的MTF曲线下降不明显,表明系统无热化设计效果良好。（4）通过灵敏度法分析系统的公差。结果表明,对系统进行公差分析后,在奈奎斯特频率为1061p/mm时,可见光系统的MTF曲线均高于0.32;中波红外系统的MTF曲线均高于0.4;长波红外系统的MTF曲线均高于0.52,系统在各波段的MTF曲线变化不显著,表明系统公差分配合理。