光电经纬仪可以实时测量目标的飞行轨迹并在记录运动参数和飞行姿态的同时输出实时影像,测量结果准确且不易受干扰。主镜是经纬仪光学系统的重要部件,主镜的面形精度决定了光电经纬仪的成像质量。主镜支撑结构是保证主镜面形精度的重要因素,因此为了保证光电经纬仪工作时的精度和成像质量的稳定性,需要设计符合指标要求的经纬仪主镜及其支撑结构。本文以1m口径主镜及其支撑结构为研究对象,利用经验公式与有限元分析,完成了主镜及支撑结构的设计,并对主镜结构进行了优化。首先阐述了主镜面形误差的评价原理及分析理论。确定主镜材料后,根据经验公式确定主镜的基本参数;经对比分析各种支撑方式的特点,确定主镜的轴向支撑形式为18点机械whiffletree支撑,径向支撑形式为竖直推拉支撑,设计芯轴进行中心定位;并利用有限元分析对支撑点分布半径进行优化,减少了支撑结构作用下主镜的面形误差。其次为符合光电经纬仪的发展趋势,对主镜进行轻量化设计,同时对轻量化后的主镜进行优化设计,包括主镜的参数优化以及利用加强筋对主镜进行的结构优化。然后对重力与支撑结构共同作用下的主镜进行静力学分析与动力学分析,讨论不同俯仰角下主镜面形精度的变化趋势,并对比分析不同结构的主镜的固有频率与振型。最后对不同结构的主镜进行热分析,讨论主镜在不同温度场下面形精度的变化情况。稳态温度场下,相同材料不同结构的主镜变化趋势基本相同。温度梯度场下,不同结构的主镜面形变化趋势是相同的,但幅值不同,且相比于轴向温度梯度场,径向温度梯度场对主镜的面形精度影响较小。