基于红外扫描图像系统理论，设计了一款采用大面阵1 280×1 024 pixel@12 μm/F2中波制冷传感器的连续变焦面阵扫描红外光学系统。按照设计指标要求，对光学系统参数进行分析后，确定采用像方扫描方式补偿扫描平台运动产生的积分时间内的物面移动，解决面阵探测器扫描时的热成像拖尾现象，望远系统采用二次成像、负组元变倍、正组元补偿的结构形式实现连续变焦，即光学系统结构确定为三次成像的型式。在设计程序中对凸轮曲线、扫描光学系统的热冷反射做出分析调整。光学模拟结果显示：系统在扫描振镜往返情况下，全视场的MTF值在频率42 lp/mm处均大于0.3，并且凸轮曲线在整个变焦过程中平滑，没有出现拐点，最大压力角小于50°。最后，对系统开展了成像实验测试，实验结果表明：该控制系统能够在60 mm～600 mm区域连续变焦，在变焦过程中成像周围景色清晰可见，完全没有冷反射情况发生，同时系统在旋转扫描过程中成像均清晰稳定，没有拖尾现象。该系统可用于连续变焦搜索跟踪一体的红外系统中。