分析了大相对孔径、长焦距折射式光学系统的像差特点,针对一款口径300mm,焦距540mm,波段范围500~850 nm,视场角2°的折射式成像物镜进行了设计。首先根据系统的像差特点,针对二级光谱,选择了Petzval型作为初始结构,并进行了复杂化,形成大空气间隔的三组元形式,利于像差的校正和后组元件尺寸的减小;而后针对使用波段对玻璃材料的部分色散P和阿贝数V值进行了修正,并绘制了P-V图,从中选择了具有一定二级光谱校正能力并性能优良的玻璃材料。最终系统的二级光谱达到了0.06 mm,表明具有较好的复消色差性能。设计结果系统在相机Nyquist频率(39 lp/mm)处各视场MTF大于0.8,80%能量集中在直径为8μm的圆内,小于一个象元尺寸,最大畸变小于0.1%,各项指标均满足设计要求。