为了提高星敏感器相对孔径, 拓宽探测光谱范围, 文中通过探测器灵敏度模型的计算, 确定了星敏感器光学系统的设计参数, 进而设计了一款基于卫星平台的星敏感器光学镜头。该镜头由7片球面透镜组成, 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83.33 mm。镜头采用像方远心光路, 减小了因像面离焦及其他因素引起的测量误差。优化后的镜头畸变小于0.5%, 质心色偏差控制在±2 ?滋m内, 能量集中度(3×3像元内)大于80%, 最大倍率色差为-0.073 ?滋m, 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, 验证了无热化设计要求, 镜头的成像质量良好。

为适应昼夜侦查、探测目标的需要，设计了可见与近红外双波段光纤内窥镜物镜。在分析其基本原理的基础上，采用反远距形式的像方远心光路结构作为初始结构，通过Zemax软件进行优化设计，给出了一个工作波长0.486 μm～0.656 μm/0.7 μm～1.1 μm,焦距1.21 mm/1.22 mm，F数为4，视场角为80°，光学长度为8.45 mm/8.47 mm的设计实例。传像束单丝直径16 μm，并按正方形排列，据此要求在31 lp/mm处评价像质。设计结果表明，系统满足像方远心光路要求，轴上和轴外像面照度均匀，该镜头可见光部分在31 lp/mm空间截止频率处MTF值超过0.81，近红外部分在31 lp/mm空间截止频率处MTF值超过0.80。该双波段内窥镜的设计在实现已有内窥镜功能的同时，又提升了探测范围和信息量，能够实现全天候的检测与侦查。

分析3种像方远心系统的结构和用途。在传像光纤物镜的设计过程中，分别采用传统单组像方远心系统和“负-正”型式的像方远心光学系统结构，通过比较发现“负-正”型式的像方远心系统的结构能很好地解决镜头轴外像差校正和像面照度均匀性的问题，并且镜头结构紧凑。使用ZEMAX光学软件进行优化，给出工作波长(0.38～0.78)μm，焦距1.92mm，视场角60°，相对孔径为1∶4的镜头设计实例。设计结果表明:此镜头在46lp/mm处的MTF大于0.8，像质优良。