由于研磨阶段非球面的面形误差将由几十微米收敛到几个微米,因此采用高重复精度的离散测量技术是决定误差收敛效率、影响加工进程的关键.在新一代数控光学加工中心(FSGJ-Ⅱ)上,设计了双测头对非球面进行面形定量检测的轮廓测量机构.通过对测头运动导轨在x、z方向的直线精度的分析,建立了导轨直线度误差补偿模型,以较低的成本实现了较高的测量精度.

为了对空间相机实时进行检调焦，提出了一种自准直法精密检焦系统，该方法利用五棱镜代替大平面反射镜，用ＣＣＤ为光电转换器件，用半导体激光器做光源，结构紧凑，可靠。通过相关数据处理和拟合技术，提高了检焦系统的分辨率，实验结果表明该方法能够达５μｍ以内的检测精度，并具有调整方便以及较好的实时性等优点。

为了对空间相机实时进行检调焦，本文介绍了一种自准法检焦系统的原理，并对测量数据的处理方法进行了分析，仿真实验结果表明信号的相关处理法和质心探测法在较低的信噪比下具有很高的测量精度和重复性。

实时精密检调焦技术是空间相机必不可少的重要组成部分，它直接影响相机的成像质量。如何对焦面位置进行检测是精密检调焦技术的核心。基于线阵CCD的空间机相实时检焦系统是用线阵CCD作为光采样元件，结合特殊设计的精密自准直检焦光学系统，实现对空间相机焦面位置的精确检测，井通过实验验证，达到较为理想的结果。

随着空间技术的发展,空间相机反射镜尺寸不断增大。本文简述了某空间相机的大尺寸SiC主反射镜的设计。从材料选择、反射镜支撑方式、方射镜轻量化等方面进行了分析讨论,并通过有限元分析软件对所设计主反射镜在重力载荷和温度载荷情况下的面型变化,以确定设计是否满足使用要求,为反射镜的设计提供依据。

基于光、机、电一体化的设计思想,研制了一套高精度扫描镜机构,用于提高空间相机对某些特定暗目标的观测能力。首先,根据相机总体下达的性能指标,讨论了可行的驱动方案,确定了以步进电机为核心的系统控制方法。然后,介绍了驱动单元、精密轴系和扫描镜支撑结构3项关键技术。最后,给出了扫描镜机构的工程分析结果并进行了相关例行试验。试验结果表明：设计的扫描镜机构定位误差优于40″,在工作速度范围内相对速度精度优于7%（均方根值）,主轴径向跳动误差为2μm,满足了空间相机对扫描镜机构在稳定性、位置和速度精度、体积、重量等方面的要求。

长焦距空间遥感器次镜热控实施难度大、发射动态响应大，因此，必须具有较宽的温度适应范围和较高的动态刚度。文中阐明了次镜支撑方式的基本原则，并从材料选择、消热设计等角度出发，设计了一种柔性支撑结构；对该支撑的3个柔性环节进行了灵敏度分析，得到了各自对次镜面形精度影响的程度；通过优化设计确定了该支撑的尺寸参数，并对次镜组件进行了有限元分析；最后进行了组件的动力学试验和热试验。分析表明，15℃均匀温升工况下，次镜面形RMS为9．8nm，组件一阶固有频率为153Hz；试验表明，15℃均匀温升工况下，次镜面形精度满足成像要求，组件一阶固有频率为150Hz，各项静态指标满足设计要求。

介绍了空间相机中的离轴非球面第三反射镜(矩形口径)在数控加工过程中在研磨和抛光阶段的检测情况。利用自行研制的非球面测量机对研磨阶段离轴非球面的面形精度进行了测量,其最后的研磨精度达到了1μm(RMS)。抛光阶段离轴非球面的检测采用的是补偿法,其中零位补偿器是补偿检验的关键元件。该离轴非球面的最终面形达到了在200 mm通光口径内约λ/30的精度(λ=0.632 8μm)。

采用轻量化结构的空间相机主镜,因为镜体力学分布较传统的实心镜体复杂得多,因而轻型镜面的加工较之实心镜面复杂得多.镜子在加工中的支撑方式和受力状态是影响镜面加工精度的主要因素之一.没有严格准确的数学分析难以保证镜子的加工精度.本文用有限元法首次对正在加工中的空间相机主镜进行力学分析.根据变形规律设计了几种支撑方案,从中选定了主镜的最终支撑结构.镜面面形的加工精度实现PV值l/10,RMS值l/62.满足使用要求.

本文设计了一种视场角为3°的离轴使用的同轴三反射系统，并从理论上分析了焦平面如何离焦补偿像差、反射镜倾斜和偏心之间的补偿关系。通过采取离焦、折镜的平动或转动、反射镜本身的偏心和倾斜相互补偿的方法，来补偿反射镜的装调误差。事实证明，比普通离轴三反射系统的装调容易实现，精确度高。