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光谱成像技术能够同时得到目标场景的二维空间图像和一维光谱信息，它是一种从光学遥感逐渐发展出来的新型探测技术，被广泛应用于军事和民用遥感探测领域，是遥感领域里观测技术的重大突破。 本文针对快照式的图像复分光谱成像系统展开理论分析和技术研究，在分析了光谱成像仪原理的基础上，针对轻小型搭载平台应用要求，完成了图像复分光谱成像系统改进型的光学设计和公差分析工作。主要研究工作包括: 1.首先介绍快照式光谱成像技术的发展历程和应用，然后对目前快照式光谱成像仪的国内外发展现状进行了总结，最后对比不同类型的快照式光谱成像仪的工作原理及优缺点。最终确定选择图像复分光谱成像仪，并探讨了该光谱成像技术的研究现状与发展趋势。 2.详细阐述了图像复分光谱成像技术的基本原理，以成像原理为基础，结合成像系统各部分之间的几何关系，展开对传输函数的推导。 3.从分析研究图像复分光谱成像系统的图谱输出理论模型出发，针对已有16波段系统进行改进，研究了大相对孔径和结构紧凑型系统。用光学设计软件Zemax实现了16波段成像的整体设计与优化，对棱镜分光易造成图谱图像区域混叠问题进行特别分析和着重设计。设计了视场为±1.25°，相对孔径达到1∶3，系统结构尺寸约为220mm(z)的图像复分光谱成像仪系统，且各个波长光学传递函数值均大于0.75。 4.首先探讨了公差分析概念和分析方法，然后利用ZEMAX软件对图像复分光谱成像仪的光学系统进行公差分析，最后对本文的光学系统给出合适的公差容限。