星载紫外全景探测仪已成为空间大气遥感领域的迫切需求, 根据天底和临边同时探测的研究目标, 提出了一种天底视场和临边视场共像面的全新紫外全景探测仪光学系统结构, 设计了一个中心波长360nm、带宽20nm、中心视场10°、环形视场360°×(70.31°～72.71°)、焦距5mm、相对孔径1/3.3的全景探测仪光学系统.利用光学系统的畸变增加边缘视场的能量, 同时利用光阑像差产生的有效像差渐晕来提高边缘视场的像面照度, 边缘视场的相对照度达到98%以上.将天底视场光路和临边视场光路建立多重结构, 利用ZEMXA-EE软件的多重结构优化功能同时优化设计天底视场光路和临边视场光路, 设计结果表明, 天底和临边视场的光学传递函数均大于0.6@38.5lp/mm, 满足设计指标要求, 且体积和质量小, 适合空间应用.

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.

发展紫外全景成像仪已成为空间大气遥感领域的迫切需求。提出一种紫外全景成像仪光学设计思路，利用桶形畸变和光阑像差改善像面照度的均匀性，根据应用要求采用折反式结构，设计了一个中心波长在360 nm，带宽为10 nm，视场为360°×(70.9°～73.3°)，焦距为5 mm，相对孔径为13.3的紫外全景成像仪光学系统。在奈奎斯特频率38.5 lp/mm处，调制传递函数大于0.72，点列图半径的均方根(RMS)值小于1/2 pixel，80%的能量集中在一个像素内，f-θ畸变小于0.05%，像面照度均匀性达到89%，各项指标均满足设计要求。此系统结构紧凑，适合空间大气遥感应用。分析结果表明，该紫外全景成像仪光学设计思路是可行的，可推广到其他波段应用，对全景成像仪的设计具有指导意义。

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.