在城市化不断发展，环境问题日益严重的今天，城市的热岛效应受到越来越多的关注，发展一种能够大范围高效地观测全球的城市热岛效应的星载多波段红外推扫成像技术，为环境的监测和控制提供有效的手段，将是一件十分有意义的工作。　　 本论文是围绕多波段红外推扫相机关键技术之一——大口径、大视场、低F数的多波段光学系统展开的，采用不同的方案实现了0.54-0.7μm波段12.5μrad角分辨率，3.0-5.0μm和8-10μm波段50μrad角分辨率，口径290mm，F数为1.9，视场角2.93°的三波段光学系统的设计。　　 本论文首先对相机光学系统的各项技术指标进行了详尽的分析，并结合未来空间应用的特殊约束，对比了各种光学结构的优缺点，进行了光学系统的初步选型，确定了采用折反射系统和离轴三反射系统两种基本设计方向。　　 通过初始结构计算和光学软件自动优化相结合，完成了两种类型三个方案的光学系统详细设计。折反射系统的设计采用了离轴无焦主系统，配合两级分色片分光分离出三个波段，三个波段的独立后光学系统经过细致的消像差设计，使得三个波段均获得了良好的像质。离轴三反射系统分别设计了有中间实像面和无中间实像面的两种结构，两者都能实现良好的像质，而且前者还能很好地控制出瞳的位置，更适合红外系统使用。　　 论文中还对设计结果进行了公差分析，采用误差灵敏度分析和评估的方法，初步论证了设计结果的加工、装校的可行性。　　 本课题的研究为未来的多波段红外推扫相机提供了多种光学系统设计方案，为相机光学系统这一关键技术的解决打下了良好的基础。