随着空间信息重要性逐步的增强，常规卫星和航空遥感技术已难以满足许多分辨率要求高、时间要求快的应急动态监测的应用需求。低空无人机（UAV）遥感系统为这些特殊情况提供了新的技术途径。成像光谱仪是对地观测的有效手段，可同时获取景象的二维空间图像信息和一维光谱信息，将其小型化、轻量化后装载在低空无人机上，充分集成了低空无人机与成像光谱仪的优点，可成为一种灵活机动的对地观测手段，对不同区域、特殊情况下的监测更为灵活和精确，满足现代遥感技术对高分辨率遥感信息的需求，不断得到世界各国的广泛重视，并逐步在军民等各领域发挥出重要的作用。现有的小型成像光谱仪一般视场较小，地面幅宽较窄，不能满足高效航拍作业的要求，本课题立足于对大视场大相对孔径的可见光近红外成像光谱仪光学系统设计，论文内容主要包括以下几方面：1）介绍了国内外成像光谱仪的发展现状，明确课题的研究内容。然后，阐述成像光谱仪的相关理论，为成像光谱仪光学系统的设计提供理论依据及指导。2）根据成像光谱仪的技术设计指标对光谱成像系统进行了选择，最终以凸面光栅光谱成像系统作为设计方案，根据指标参数采用多重结构进行设计优化得到最终设计结果，利用光学传递函数、点列图等对设计结果的性能进行综合评价，设计所得的光谱成像系统具有很好的成像性能，且满足小型化轻量化设计要求。3）针对望远物镜系统视场大、相对孔径大和焦距短的特点，选择了透射式双高斯系统作为了设计的初始结构，在设计过程中，考虑了与光谱成像系统物方数值孔径的合理匹配，并满足了成像光谱仪望远物镜系统像方远心的要求，针对在宽光谱波段内透射式系统存在色差和二级光谱色差的特点，利用二元光学的负色散特性对系统进行了消除色差和二级光谱色差，同时提高了系统相对孔径，并对二元光学元件的衍射效率进行了分析，最终设计各种初级像差得到了校正和平衡，具有良好的成像性能，且满足小型化轻量化设计要求。4）将设计好的光谱成像系统与望远物镜系统匹配合并成一个整体系统采用多重结构进行一体化设计，并利用光学传递函数、点列图等对最终整体系统进行光学性能评价，表明整体光学系统成像性能良好。通过光学设计软件CODE V进行设计及相应的模拟分析结果表明设计的光谱成像系统、望远物镜系统和一体化优化设计后的光学系统成像质量良好，结构小，重量轻，能够满足低空无人机载荷小型化轻量化的要求。