提出了一种新型连续变焦结构形式, 在现有经典四组元机械补偿变焦模型的基础上, 添加一个独立的变倍组, 利用二个变倍组级联的方式获得超大变倍比, 并推导了数学模型.在此基础上, 针对制冷型中波探测器, 研制了一套大变倍比大相对孔径连续变焦红外光学系统, 解决了大相对孔径红外变焦系统变倍比难以提高的问题.该光学系统工作波长3.7～4.8 μm, 冷光阑效率100%, 可实现从焦距6 mm至330 mm连续变焦, 在F数恒定为2的同时, 变倍比高达55倍.该系统仅包含八片镜片, 其中三片镜片独立运动实现变焦.设计结果显示, 该系统在6 mm至330 mm的焦距范围内, 变焦曲线平滑、像质良好.实验室测试和外场成像结果显示, 该系统在整个焦距范围内成像效果清晰, 达到设计要求, 验证了这种新型连续变焦数学模型的应用效果.

研制了一套用于面阵探测器360°连续扫描成像的红外光学系统。该光学系统包含了一个无光焦度的望远镜、一个方位补偿摆镜及一个二次成像物镜，采用了制冷型面阵红外探测器。引入了方位补偿摆镜，按二倍角关系朝相反方向摆动，解决了面阵探测器连续扫描中的成像拖尾与模糊问题。采用了像方扫描方式，使得摆镜通光尺寸由物方扫描的大约40 mm×220 mm缩减至目前14 mm×22 mm，摆镜质量减轻了95%以上，摆动频率可达100 Hz，使系统可在1 s内完成对360°方位的扫描成像。系统结构简洁紧凑，共由八片透镜以及一片反射镜组成，像质接近衍射限。实验室测试结果表明：方位补偿摆镜固定时，对小圆靶成像有明显拖尾成长条状；而开启摆镜摆扫之后，小圆靶成像清晰无变形，成像效果接近凝视型。

针对DMD(Digital Micromirror Device)器件是针对可见光波段设计，直接用于红外波段会遇到问题，提出了一种远心投影光学引擎架构，包括投影光学系统和照明光学系统.该光学引擎采用柯勒远心照明架构，并引入一片场镜来分离投影和照明光束.这种光学引擎结构紧凑、照明均匀、光能利用率高.

采用光学被动式无热化设计方法，给出了针对长波红外制冷型光学系统的一个设计实例。该系统采用了 576元线列探测器，相比于以往 288元线列探测器而言，在相对孔径、焦距等参数不变的条件下，视场扩大了一倍。该系统 F数为 1.6，焦距 100 mm，视场 9.2°，实现了 100%的冷光阑匹配。设计结果表明，该系统在－50℃～＋90℃的宽温度范围内，像质接近衍射限，无须任何调焦，无热化性能良好。