作为常用的姿态传感器,星敏感器具有测量精度高,自主导航定位等优点,广泛应用于军事、民用、航海等各个领域。光学系统是星敏感器的核心部件,光学系统的设计质量决定了接收星像点的好坏,影响系统的后续处理过程速度以及定位的准确度。光学系统的装调是保证成像质量的重要环节。因此,开展星敏感器镜头设计及装调技术的研究具有重要研究意义。为了提高系统的相对孔径,拓宽探测的光谱范围,得到性能优良、符合实际加工生产水平的星敏感器光学系统,基于卫星平台的功能需求,本文系统地调研和分析了国内外星敏感器的光学系统,通过相关参数计算以及传感器灵敏度模型的建立,确定了星敏感器光学系统的设计参数。根据确定的参数,设计了一款星敏感器光学系统,该光学系统由1片保护玻璃、7片球面透镜和一片滤光片组成,光谱范围为500~800 nm,焦距为50 mm,相对孔径为1/1.25,视场角为8.45°×8.45°(对角线视场角为11.96°),总长为83.33 mm。系统采用像方远心光路,减小了因像面离焦及其他因素引起的测量误差。优化后的系统畸变小于0.5%,质心色偏差控制在±2μm范围内,能量集中度(3×3像元内)大于80%,最大倍率色差为-0.073μm,轴外视场的弥散斑能量集中度和轴上视场基本一致。对比不同温度下的光学系统,焦距变化量很小,验证了无热化设计原则,镜头的成像质量良好。装调技术影响着光学系统成像性能的好坏,对于本文设计的星敏感器光学系统,本文研究了针对此类型的折射式光学系统常用的装调方法,主要包括:直接装调法、定心车削装调法、定心调整装调法,并重点分析了适用于星敏感器光学系统的装调方法。在此基础上,研究了一种新型的自动定心装调技术,并搭建相关实验。结果表明,此种技术的测量精度可以达到微米量级,可应用于未来的星敏感器光学系统及其他高精度光学系统的装调,降低了装调难度,提高了光学系统的装调精度。