随着科学技术的不断发展,低轨卫星被广泛应用于资源探测、气象预报、地形测绘和军事侦察等多个领域,在对地面目标观测中,不同的观测任务需要使用不同的光学系统,占用空间,浪费资源。可见光系统工作时必须有外部照明,在没有光照或有微弱光照的环境中,其无法获得所需的目标信息。红外成像系统在夜间也可以稳定工作。可见光系统和红外系统各有优缺点,两者相互配合,各取所长,将达到更优的效果。在观察条件良好时用可见光系统,在夜间观测时用红外系统。可见光系统和红外系统的有效配合可以提高观测效率。针对上述问题,本文采用共主镜设计方案,设计了空间双波段三焦距光学系统。在尼奎斯特频率42(lp/mm)时,可见光长焦距和可见光短焦距分系统所有视场的MTF值均大于0.5。长波红外分系统光学传递函数达到衍射极限,成像质量满足设计要求。可见光长焦距分系统、可见光短焦距分系统、长波红外分系统自身抑制杂散光的能力较好,满足使用要求。经分析长波红外分系统自身热辐射可以忽略。论文中所设计的光学系统具有体积小、质量轻等优点,实现了空间对地面400~850nm和8~12μm谱段的侦察能力。杂散光会影响彩色光学系统的色彩还原能力,使所获得彩色图像饱和度降低。杂散光的抑制以及镀制适当的光学增透膜可以提高彩色光学系统的色彩还原能力。