随着航空相机应用领域的扩展,航空相机的成像质量受到越来越多的关注。航空相机的成像质量受到很多因素的影响,成像质量下降会严重影响所获取信息的准确性。因此,对影响航空相机成像质量的因素进行研究是一项具有实际意义的工作。本文基于光机集成分析的方法,分析微振动和热载荷存在的情况下,航空相机光学性能的变化情况。非球面镜因具有良好的消像差和扩大视场角等作用,在提高航空相机成像质量方面起到良好作用。本文以自主设计的非球面航空相机为研究对像,基于光机集成分析理论,将相机的结构设计、有限元仿真以及成像质量评价相结合,研究了外部载荷因素对航空相机成像质量的影响。主要研究内容包括以下几部分:(1)对光机集成分析理论进行研究,包括光学表面误差研究和泽尼克多项式拟合;对镜面数据拟合方法和泽尼克系数求解进行分析研究,为光机集成分析提供理论基础。(2)对非球面航空相机的光学系统和相机的机械结构进行设计,并对航空相机结构进行静力学分析,动力学分析和热弹性分析,验证航空相机的结构稳定性。基于有限元分析结果,计算航空相机面型精度的变化和光学元件的刚体位移,并通过泽尼克多项式拟合分析静力载荷和热载荷情况下光学性能的变化情况。(3)通过瞬态分析,计算不同时刻下航空相机光学元件的刚体位移数据。利用ZEMAX中偏转、倾斜指令仿真分析光学元件的刚体位移,对微振动载荷下光学系统的响应进行计算。(4)通过搭建振动实验台和温度实验台,对微振动和高低温情况下航空相机的成像质量进行验证。本文通过研究微振动和温度扰动对航空相机成像质量的影响,对航空相机的机械特性和光学特性进行全面评价,为相机结构优化以及产品的设计开发提供依据。