随着遥感技术的迅速发展及相关技术的不断成熟与应用，高分辨率遥感技术已成为遥感技术的重要发展方向。要想提高光学系统的分辨率必须提高光学系统的口径，目前世界先进国家都在积极研究大口径、长焦距光学系统。本文针对大口径、长焦距扫描光学系统进行了光学设计、像质分析、扫描成像分析和公差分析。本文具体研究内容如下：本文首先对比了空间相机常用的几种光学系统模型，分析了每种光学系统的结构形式及应用特点，最终确定采用三反式消像散光学系统。设计出了焦距为30m，口径D为3m，视场为1o×0.2o，工作波段为可见光波段的大口径长焦距扫描成像光学系统，并对系统进行了像质分析。由于系统口径为3m，从我国目前光学加工现状考虑无法直接加工口径，因此对主镜口径进行了分瓣处理，并分析了主镜子镜间距对系统成像的影响。CCD探测器的尺寸为80mm60mm，像面尺寸为530mm108mm，CCD尺寸远小于像面尺寸。由于拼接CCD的成本过高的尺寸远远小于像面尺寸，且拼接存在较大拼接缝隙，因而利用内摆镜实现分时扫描成像。但摆镜转动会产生离焦和像旋，本文计算了系统摆镜摆动扫描时产生的离焦量与像旋量，在实际运行过程中，CCD应随时根据离焦量和像旋量的大小调整自身的位置，以保证正常成像。最后，本文对整体口径主镜光学系统和分瓣主镜光学系统的公差进行了分析，分析结果表明，大口径光学系统的公差要求相对比较严格，而拼接主镜对公差的要求更为苛刻。拼接主镜的光学系统结构，对光学加工和光学装调提出了苛刻的要求。本文的结论可为我国大口径光学系统与合成口径光学系统的研制提供理论依据，也可为扫描成像的支撑结构与系统控制结构的设计与制作提供参考。