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近年来,随着航天技术的快速发展,在月球探测、交会对接以及深空探测任务中面临的空间环境愈发复杂,这些都给深空探测技术提出了新的挑战。空间TOF相机是一种应用于空间领域的新兴探测设备,可同时获取强度与深度信息,并且有着体积小巧、帧率高、实时性强的优势。目前,TOF相机在我国航天领域还没有成功应用案例,本文针对我国某航天设备上首次搭载的小型空间TOF相机光机结构开展相关研究,具体研究工作如下:详细探究了空间TOF相机的工作机理及数学模型,对比分析了目前主流的3D相机(双目视觉、结构光)与TOF相机的各自优势。结合空间TOF相机的研制要求,对相机的光机结构系统进行了设计,确定了TOF相机的光学系统及整体结构方案。从材料的力、热性能与工艺性角度考虑,优选相机光机结构材料。采用有限元分析方法,对相机关键部件(镜筒)进行了力学特性分析及结构参数优化。随后,对空间TOF相机整机光机结构进行了详细结构设计。利用有限元分析方法分析了整机的静力学、动力学及热结构特性。分析结果表明,温度与过载工况下,整机最大应力为120.2MPa,最大变形为283.6nm;整机基频为399Hz,具有足够高的动态刚度;55℃均匀温升载荷工况下,各光学透镜面形精度均满足PV≤?/10,RMS≤?/40(?=632.8nm)的设计指标要求。最后,研制了空间TOF相机的初样,并对大小视场光学镜头进行了性能测试。利用MATLAB软件对检测结果进行数据处理,得出光学镜头的主要性能参数。结果表明,相机大小视场光学镜头的各项实测性能参数均满足设计指标要求。