随着航空航天技术的广泛应用和微纳卫星技术的飞速发展,世界各国对高分辨率地表图像数据的需求大幅提升。高性能微纳卫星由于其较高的使用效率和性价比,应用价值日趋凸现,特别是光学遥感领域,发展适用于微纳卫星的高性能紧凑型光学载荷正成为世界各种竞相发展和激烈竞争的焦点。本文探索与研究光学遥感相机的紧凑化设计以适应微纳卫星紧张的星上空间。本文主要包含以下几个方面:1)介绍了国内外高性能微纳卫星的发展,阐述了微纳卫星遥感相机的工作模式及其原理并计算得到光学系统相关指标,确定了光学系统的基本形式。2)针对同轴折反射式光学系统的紧凑化问题,在光学系统中采用负光焦度的校正镜组,并引入曼金镜使得光学系统实现紧凑化。分析总结了曼金镜的初级像差理论。曼金镜的引入使得光学系统筒长进一步缩短,符合了光学系统紧凑化设计理念。3)针对同轴三反射式光学系统的紧凑化问题。首次将折轴三反射式的折轴镜与次镜共体、主镜与三镜一体化,提出了其光学系统初始结构计算方法,给出了优化设计、公差分析结果及相关实验结果。本设计开辟了光学系统的轻量化、简捷化的新思路。4)对紧凑化设计的同轴三反射式光学系统做杂散光分析。对光学系统建立杂散光分析模型,计算设计了主镜外遮光罩、挡光环,针对小角度入射的杂散光问题了设计了百叶窗式遮光罩并分析了其对光学系统遮拦比的影响。通过对比计算系统前后不同角度下对应的PST值,验证了消杂光结构的合理性与可行性。