我国是一个海洋大国,又是一个海洋灾害频发的国家。因此,海洋在我国社会经济和国防建设中的战略地位极为重要,而利用空间遥感技术尤其是海洋卫星监测海洋,可以减轻海洋灾害和提供丰富的海洋遥感研究资料。目前,在轨运行的海洋卫星都处于太阳同步轨道,由于重访周期较长,无法满足实时监测我国海域的要求。而静止轨道海洋卫星的覆盖周期可以达到几小时甚至1小时以内,能够对海洋灾害和突发事件进行实时监测。因此,研发静止轨道海洋成像仪具有很大的经济效益和社会效益。海洋成像仪是海洋卫星上的主要载荷,光学系统是海洋成像仪的重要组成部分。由于卫星对海洋成像仪的质量和结构尺寸有严格的限制,成像仪光学系统必须做到结构紧凑,轻巧可靠。依据光学系统所要求的技术指标和环境要求,设计了光学系统的总体方案。选择了线阵探测器作为成像器件,确定了光学系统的基本参数,并对探测器的接收能量、信噪比、噪声等效反射率差和噪声等效温差进行了分析,各项指标均达到了总体技术指标要求。比较了遥感相机常用的几种光学系统,总结了各类光学系统的优缺点,最终确定光学系统采用离轴三反式结构。分析了同轴三反光学系统的理论,在此基础上推导了一种新的初始结构求解方法,并用MatLab软件求解出了光学系统的初始结构。应用Code V软件设计了前部成像系统和两个红外中继系统,对各光学系统进行了像质评价,成像质量达到了技术指标要求。采用MTF和波前误差相结合的方法对各子系统的公差作了分析,各系统公差比较宽松,降低了光学系统的加工和装调难度。最后,对扫描镜的尺寸进行了计算,选择了SiC作为扫描镜和反射镜基底材料。并对分光系统做了分析,可见光近红外通道采用了滤光片轮分光,降低了分光系统的复杂程度。