机载相机研制过程中,镜头光学结构的设计和相机组装完成后的调试是决定机载相机成像质量的关键步骤。本文对机载相机镜头进行设计,并对调试机载相机的模拟成像系统进行研究,使用ZEMAX优化软件设计一种机载相机成像镜头结构,通过分析载机的空中实际运行姿态,搭建地面模拟成像系统,主要的研究内容如下:首先对机载相机光学镜头进行设计,针对优化过程中存在的五种基本像差,分析其形成原理及优化方法,使用双高斯结构作为光学初始结构,分别通过添加球面镜与非球面镜优化光学系统,对比分析两种光学结构的MTF值,弥散圆半径与结构复杂程度,非球面光学结构的各项指标均优于球面光学结构,采用非球面结构投入实际研制,对研制出的非球面镜进行表面检测。对于成像系统的搭建,主要设计了地面景物模拟装置、三轴姿态模拟转台、二轴外力拟时转台装置的机械结构,三轴姿态模拟转台、二轴外力拟时转台装置是通过对载机实际运行建模分析后进行轴系设计搭建整体系统,地面景物模拟装置则是通过分析载机实际运行速度,计算得到速度参数匹配进行设计搭建,对相机部分及外力拟时转台部分使用Hyper Mesh软件进行有限元前处理,使用NASTRAN软件进行静力学和模态分析,确保机械结构合理后投入实际加工。最后搭建整体成像系统并进行地面模拟成像实验,三轴姿态模拟转台配合二轴外力拟时转台对不同高度下俯仰、横滚、偏摆姿态影响下机载相机进行模拟成像,采集图片并分析,根据采集图片对相机进行调整,提高相机成像质量,进行室外的实际景物成像实验,验证非球面相机调试后的实际成像质量。