通常,红外光学系统所处的使用环境都在常温常压下,未考虑温度变化等因素对光学系统成像质量的影响。然而对于特殊用途的红外光学系统而言,所处的环境温度会有很大的变化。当温度改变时,由于光学材料与结构材料的热不稳定性,当环境温度变化时,光学元件的曲率、厚度和间隔将发生变化,同时元件材料的折射率也发生改变,从而引起系统焦距变化,像面发生位移,导致系统性能急剧下降,图像质量恶化。因此,需要对该类系统进行消热差设计。本文利用ZEMAX光学设计软件,设计了一个4片式长波红外折射消热差系统,全部使用球面。该系统在-40℃~60℃范围内,弥散斑均方根半径均小于像元大小,成像质量接近衍射极限,达到系统要求。