调焦机构作为空间相机的重要组成部分, 其动力学性能很大程度上影响了相机的可靠性。为了完成调焦机构的动力学分析, 本文以某型空间相机调焦机构平台作为研究对象, 将导轨作为切入点, 在调焦平台的有限元模型中利用优化的串联弹簧阻尼单元完成对导轨结合部的建模。基于Hertzian接触理论获取动力学参数, 将调焦平台中滚珠丝杠和联轴器的刚度等效至导轨结合部上, 并提出了关系表达式和修正参数。通过以联轴器为变量的对比实验获取修正参数, 实现该空间相机调焦平台的动力学分析。最后, 利用该分析方法在不同的参数条件下完成了调焦平台的动力学仿真分析, 仿真值与实验结果得到的基频值的误差小于2%, 证明了该分析方法具备较高的精度和可靠性。

为了在光学装调中保证单件离轴非球面的精确定位，需要对其6个自由度进行严格控制，尤其要对影响离轴非球面装调最重要的离轴量和离轴角这两个自由度加以严格控制。现有离轴非球面加工和检测中，对这两个特殊参数难以给出精确数值，从而难以实现离轴非球面的精密光学装调。通过运用离轴反射镜的曲率半径中心像与工装基准光轴之间的变化规律，采用精密测量法实现对离轴量和离轴角的精确测量。装调实验证明，利用这一测量法，光学装调出的离轴非球面可达到离轴量0.05 mm和离轴角10″级的精度，检测出的镜面波像差均方根(RMS)为0.02λ（λ=632.8 nm），使该离轴非球面获得了理想的像质，实现了精确装调。

为指导遥感相机主次镜支撑桁架的设计，以满足整系统调制传递函数(MTF)为目标，分析系统各环节MTF对整机的影响，确定以光学衍射限传递函数为约束设计系统主体支撑结构。由在轨产品的实测MTF及装调、电子学的传递函数因子推出杆支撑条件下的光学衍射限传递函数最小值，指出光学软件不能全面评价遮拦对光学衍射限传递函数的影响，确定以光瞳函数计算不同遮拦时光学系统衍射限传递函数，得出三杆时杆直径最大为38 mm，四杆时杆直径最大为26 mm的遮拦分布。通过有限元计算两种结构布局下杆不同壁厚的系统静载变形及模态频率，认为直径26 mm、壁厚4 mm的四杆结构，支撑结构质量从现有40 kg减至4 kg，静载变形水平放置25 μm、竖直放置0.85 μm，系统基频98.9 Hz，一阶扭转频率183 Hz，满足卫星载荷设计要求。

为了实现共轴偏光瞳折轴三反射光学系统的高精度装调，提高其光学成像质量，研究了大口径非球面反射镜的微应力装配以及光学系统共基准的调校方法。采用光学定心加工实现主、次反射镜光轴基准与相应构件机械轴基准的高同轴度；采用Zygo激光干涉仪检测波像差，指导主镜、次镜以及三镜的装配过程，保证各反射镜装配组件完成后的面形精度与裸镜一致，并最终指导完成主次镜光学系统以及三反射光学系统的像质调整。此外，由于整个光学系统是偏轴使用的，推帚方向垂直于电荷耦合器件(CCD)线阵方向，采用折轴镜旋转并修切折轴镜垫圈的方法来消除由于折轴镜倾斜而引入的系统像散。实际装配结果表明：光学系统各个视场处的成像质量均达到系统装配指标，光学系统波像差均方根(RMS)值小于0.07λ，传递函数(MTF)大于0.57。

基于AOTF成像光谱仪原理样机的总体设计方案, 提出工作谱段范围400nm～900nm声光可调谐滤波器(AOTF)成像光谱仪系统的光机系统设计。该原理样机的光学系统采用三组镜头组合而成, 前置望远镜系统采用1倍的物镜与准直镜光学系统组合, 成像镜同时采集由AOTF产生的正交偏振的正、负一级衍射图像, 全系统在32lp/mm的空间频率下, MTF大于0.7。