从像差理论出发，导出了消二级光谱的理论公式；根据公式对传统的两种用CaF2（萤石）与利用FK玻璃和TK玻璃组合消二级光谱色差方法和二元光学消二级光谱色差方法进行了实例计算，并用ZEMAX软件对它们验证、优化．两种方法都能在校正色差的基础上一定程度地减小二级光谱．对两者的结果进行对比分析发现，其二级光谱相异号，利用这一特点把两者结合在一起，能够更好地减小长焦系统中的二级光谱色差．

本文设计了一种焦距为6.5～52mm的可见光变焦距光学系统,视场角为6.6°～52°.设计中选取5个焦距位置进行了计算,采用负组变倍和正组补偿方式,实现连续变焦.设计结果表明其成像质量良好,其中75lp/mm处的调制传递函数值均大于0.6,弥散圆直径小于像元尺寸.最后采用插值拟合的方法进行了凸轮曲线的设计,该系统具有长度短,成像质量好,凸轮曲线平滑易于加工,工艺性好等优点.

基于一个传统的折射式中波红外热像仪，采用CODEV软件设计了一个轻量化折衍混合热像仪光学系统，该系统采用全硅材料，衍射面设计在硅透镜聚乙烯涂层上，混合系统光学参数为f=150mm，F／#=2．0，2ω=4．6°，波长范围3．7－4．8μm。精确计算了衍射光学元件的面形参数，得到衍射环最小周期为1405．2μm。对传统折射式热像仪和折衍混合热像仪的像差特性进行了对比，结果表明：折衍混合热像仪的像质较传统折射式热像仪的像质得到明显改善。折衍混合热像仪的重量仅为传统折射式热像仪重量的40％。