为满足空间遥感的迫切需求, 设计并研制了一个星载均匀像面低畸变广角气溶胶探测仪样机.该仪器通过利用光阑像差产生的有效像差渐晕提高像面照度的均匀性, 解决了广角系统中像面照度不均匀的问题.合理选择结构型式校正了畸变, 并且采用全球面光学系统, 易于加工和检测.广角气溶胶探测仪的中心波长为670 nm, 带宽20 nm, 全视场72°, 相对孔径1/3.6, 焦距20 mm.实验结果表明: 研制的星载广角气溶胶探测仪镜头其入瞳大小5.6 mm, 边缘视场的相对照度达到95.6%, 在36 lp/mm处, 轴上视场的调制传递函数值大于0.61, 轴外视场的调制传递函数值高于0.58, 最大畸变量为-1.95%, 完全满足设计指标要求, 体积小, 适合空间遥感应用.

为满足空间遥感的迫切需求，设计了星载低畸变超广角气溶胶探测仪系统.系统中多光谱成像仪的光谱范围为0.860～0.965 μm，全视场角为94°，相对孔径为1∶4,采用反远距结构，系统后工作距离为42 mm.根据反远距结构的像差特点，提出了合理选用易于加工的二次曲面校正畸变，并利用光阑像差产生的有效像差渐晕改善像面照度分布设计方法.运用光学设计软件CODE V和ZEMAX对气溶胶探测仪光学系统进行了光线追迹和优化并对设计结果进行了分析.结果表明,最大畸变为－1.6%，像面上边缘视场的照度大于中心视场照度的46%，光学系统在奈奎斯特频率38.5 lp/mm处的光学传递函数均达到0.59以上，完全满足设计指标要求;体积小，适合空间遥感应用；同时证明了设计方法是可行的.

提出鱼眼镜头光阑球差的级数表达式及其基于有限差分的近似计算方法,解决了通常的光阑倒追方法面临的难题;讨论孔径光阑与入瞳的特殊"共轭"关系,分析了光阑彗差和像差渐晕;运用Aitkin插值技术填补"溢出"光线在像面上的落点,以保证像质函数定义的一致性,维持自动优化持续进展,从而克服频繁的光线"溢出"造成的严重困难;提出充分利用像差渐晕改善像面照度均匀性的方法;论述标定轴外光束边界的逐次渐近过程和运用入瞳距离变量实现孔径光阑位置全域优化的技术.