随着探测器器件的迅速发展以及技术的逐渐成熟与应用,航天遥感技术也迅速发展起来,尤其是航天遥感相机的发展,重点体现在面阵凝视成像相机的逐渐成熟,面阵凝视成像相机具有体积小、质量轻、光机结构简单、功耗低的优点,在面阵凝视成像相机的研制中,其光学系统研究是十分重要的,由于凝视成像的工作方式最适合静止轨道卫星,所需设计的光学系统通常是长焦距、大口径系统,给光学设计带来了一定的困难,因此研究航天遥感相机的光学系统设计是具有十分重要的意义。本文首先根据航天遥感相机的总体技术指标要求,分析了光学系统的各项技术指标,比较了航天遥感相机常用的几种光学系统,总结各类光学系统的特点、结构形式和性能指标,最终确定采用三反射式光学系统,设计出焦距为36000mm,通光口径为4000mm,瞬时视场为0.15°,摆动视场为1.5°×0.9°,瞬时覆盖范围为90×90km~2,整体覆盖范围900×540km~2的光学系统。并对扫描系统的材料、结构形式以及工作方式作了分析。其次,根据已分析的光学系统技术指标设计出符合要求的光学系统,采取两种设计方案,并讨论两种方案的优缺点和可行性。采用两种成像质量评价方式对所设计的系统进行像质评价,说明该系统的成像质量。对光学系统进行了公差分析,为系统的加工及装调提供了依据。最后,研究了三反射镜各镜间距对成像质量的影响,分别就不同间距对像差、MTF和弥散斑半径三个方面的影响对系统的成像质量作了分析。