为了适用于无人机和微纳卫星等小型平台,提高对地遥感高光谱成像仪的工作效率,要求高光谱成像仪体积小、重量轻、地面刈幅宽、信噪比高、光谱与空间分辨率高。除高性能分光成像组件之外,亟需设计和研制大视场、大相对孔径微小型前置物镜。本文重点研究可见光近红外(VNIR)和短波红外(SWIR)小型成像光谱仪的前置物镜。首先,本文给出成像光谱仪前置望远物镜相对孔径、有效焦距和全视场角等指标,指出其应具有波段宽、相对孔径大、像方远心、色畸变小等特点。然后,讨论其结构选型,通过对比分析折射式、反射式和折反式结构,选用结构对称、容易实现大相对孔径的折射式双高斯结构。为了避免色畸变、二级光谱等色差导致分光系统分光后产生目标物光谱混叠,提高高光谱成像仪探测精度,需研究此类2.5倍频宽波段镜头的复消色差方法。本文由近轴成像理论和赛德尔像差理论来推导光学系统的结构参数,根据光学玻璃P-v图选取合适的玻璃组合。最后,通过优化、设计得到了满足指标要求的VNIR和SWIR前置物镜系统,其F数为2.8、全视场角40°,系统同轴、全球面元件、使用三种光学玻璃,利于降低难度和制造成本。成像质量评价表明所设计的系统二级光谱和色畸变小、结构紧凑、透过率高、具有像方远心性、像面照度均匀。为研制低成本微小型高光谱成像仪奠定了技术基础。