介绍了一种半球空域成像长波红外光学系统的设计。该光学系统采用二次成像结构, 有效的压缩了光学系统的径向尺寸。由于该光学系统视场较大, 因此采用了F-θ的“非相似”成像方式。利用ZEMAX软件进行了优化设计, 合理解决了像面照度均匀性和大视场轴外像差的问题。同时对该光学系统进行了分析评价并给出光学系统的传递函数曲线、点列图等设计结果。该光学系统仅使用六片光学元件, 采用两个非球面, 全视场角和相对孔径分别为184°和1/1.93, 全视场内的传递函数值在20 lp/mm处达到0.45以上, 像质优良。光学系统总长为71 mm, 最大直径30 mm, 光学元件质量仅为45 g, 光学系统体积小、质量轻, 可适用于多种平台。