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光电经纬仪是现代靶场光测中至关重要的测量设备,主反射镜是系统中非常重要的部件。在现代光电经纬仪的设计中对主反射镜进行镜面变形分析是必不可少的环节。光电经纬仪主反射镜在工作载荷下会发生变形,主反射镜的变形会影响光电经纬仪的成像质量。为了提高光电经纬仪的成像质量,深入和研究光电经纬仪主反射镜镜面变形是很有必要的。光电经纬仪的主镜镜面的变形是趋于光滑和连续的,所以镜面的面形变化可以表示成一线性无关的基底函数系的组合。目前Zernike圆多项式常被用来作为拟合镜面变化的基底函数系,因为Zernike圆多项式在单位圆上加权正交,计算得到的多项式系数互不相关,可以消除各系数耦合误差的影响,并且其系数很容易与光学设计者惯用的Seidel像差系数建立联系。但由于光电经纬仪主反射镜需要中心支撑,所以主反射镜有中心孔。Zernike圆多项式在单位环域内失去正交性,使得系数之间存在耦合现象,拟合精度降低。为了提高拟合精度,必须使用在环域内正交的基底函数系。本文研究了用Zernike环多项式拟合光电经纬仪主反射镜镜面变形的方法,Zernike环多项式在单位环域内正交,并且该方法保留了用Zernike圆多项式分析的优点。本文用该方法分析了某光电经纬仪主反射镜的镜面变形,将分析结果跟实际测得的结果进行了对比,分析得到的镜面变形的PV值与实际测得的PV值的相对误差为9.2%,分析得到的RMS值与实际测得的RMS值的相对误差为10.5%,对比结果显示该分析方法在工程上可行的。本文推导了Zernike环多项式系数与Seidel像差系数之间的关系,根据拟合得到的Zernike环多项式系数计算了主镜镜面变形对Seidel像差的影响。用自定义INT文件将Zernike环多项式拟合的镜面变形导入到光学设计软件CODE V中,得到了镜面变形对光学系统光学传递函数的影响,实现了光机集成分析。在此基础上分析了主镜在不同仰角下的变形对成像的影响,分析结果表明随着仰角的增大,主镜变形的PV值和RMS值都有减小的趋势,MTF值逐渐增大,为光学系统设计和机械结构设计提供参考。