近年来,随着航空事业的进步,航空拍摄技术为人类的安全与发展做出巨大贡献。航空相机成像质量在其中起到至关重要的作用,然而成像质量受诸多因素影响,主要涉及光学系统设计以及系统的组件,因此对相机光学系统进行设计,以及对航空相机组件进行结构设计,对相机小型化、轻量化有重要意义。本文对相机光学系统以及机械结构等进行相关研究,主要研究内容如下:1)分析光学系统的设计过程,设计一种基于非球面的航空相机光学系统。基于非球面透镜表面弧度相对于正常球面透镜的优越性,优化航空相机光学系统,旨在提高相机成像质量,减轻相机整体重量。通过无热化设计,体现系统的温度适应性。利用ZYGO白光干涉仪对非球面透镜进行检测,验证该透镜是否满足面型精度要求。2)分析航空相机光学系统的杂散光性能,结合光机结构设计与杂散光分析,对遮光罩、挡光环进行优化设计,计算不同光源入射角度下点源透过率的PST值,绘制光学系统的PST曲线,验证各入射角度光学系统杂散光的抑制能力。3)对航空相机组件进行机械结构设计,根据航空相机各项性能选取其各组件的材料。通过对相机组件有限元建模,验证航空相机组件工作状态稳定性以及镜片的面形精度。确保相机组件具有足够的动态刚度,在工作环境下无法共振,不会产生较大的塑性变形,以达到设计所需效果。4)对基于非球面的航空相机系统进行评估,准备所需仪器设备,搭建非球面航空相机地面检测成像系统,利用分辨率测试卡对成像系统采集的图像进行分辨率以及清晰度分析,验证非球面航空相机系统是否满足成像质量要求。