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航空侦察具有时效性强、全天候、宽覆盖、高分辨率以及适应恶劣环境等优点，它既可以在短时间内有效的获取敌方地形、活动等信息，又可以对目标进行跟踪识别等，为胜利作战提供了有力的保障。然而，我国的航空侦察平台的技术水平与国外相比还存在较大差距，主要表现在质量以及体积方面。本课题从优化航空侦察平台的光学结构出发，设计了一套灵巧型共口径双波段光学系统，从而实现了长焦距、大视场、双波段光学系统的小型化、一体化设计。本文共设计了三种不同结构形式的共口径双波段成像系统。分别为卡塞格林共口径成像系统、离轴两反共口径成像系统和离轴三反共口径成像系统。通过对三个方案成像质量、加工以及装调方面的对比，最终以离轴三反共口径成像系统作为课题方案。该方案采用前端离轴三反共光路结构形式，通过二向分光棱镜实现可见/红外分光，并导入各自的后置成像物镜中。通过切换离轴三反望远系统的工作状态，实现长焦距高分辨成像与宽范围搜索功能的转换。最后，对系统进行了无热化、冷反射和公差几个关键问题进行了分析。设计与分析结果表明，光学系统总体积小于268×160×370mm3，在可见波段（486~656nm）实现50~1200mm连续变焦；在红外波段（3.7~4.8μm）实现了系统实现了50-200-800mm三档变焦；-50°-60°温度范围内，系统成像质量良好；冷反射可忽略不计；系统公差宽松合理。该系统具有长焦距、大视场、小型化、双波段等特点，满足当前航空平台对焦距、体积以及成像质量的要求。