高光譜成像儀作為精密的光學(xué)儀器，其光學(xué)系統(tǒng)是其重要的組成部分。一般來說高光譜成像儀光學(xué)系統(tǒng)通常包括望遠鏡和光譜儀兩個部分，望遠系統(tǒng)對目標(biāo)成像，再由光譜儀系統(tǒng)進行分光。下文對高光譜成像儀光學(xué)系統(tǒng)做了介紹。

從結(jié)構(gòu)形式上來說，望遠系統(tǒng)可分為折射系統(tǒng)、反射系統(tǒng)和折反射系統(tǒng)三種。

折射式望遠系統(tǒng)：

折射式系統(tǒng)可應(yīng)用于可見光及近紅外光譜區(qū)域。系統(tǒng)可調(diào)變量多，容易實現(xiàn)大視場、高成像質(zhì)量的要求。但受到玻璃材料光學(xué)特性影響，如折射率穩(wěn)定性、材料均勻性、材料物理特性等，系統(tǒng)譜段、焦距、通光口徑設(shè)計受到很大限制。此外，系統(tǒng)對于環(huán)境溫度和氣壓變化的要求很高，限制其在空間探測方面的應(yīng)用。折射系統(tǒng)還需要使用較大口徑非正常色散光學(xué)材料來校正系統(tǒng)的二級光譜，通常使用多組光學(xué)鏡片，光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，體積、重量較大。

折射光學(xué)系統(tǒng)在應(yīng)用中需注意以下問題：

1）光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)具有較寬的溫度適應(yīng)范圍。

2）光學(xué)系統(tǒng)選用光學(xué)材料應(yīng)具有耐輻射特性，或進行耐輻射照防護的設(shè)計。

3）折射光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計要保證光學(xué)鏡片處于零應(yīng)力條件下裝配，以避免應(yīng)力集中或應(yīng)力釋放對光學(xué)性能的影響，同時要消除重力的影響。

折反式望遠系統(tǒng)：

折反系統(tǒng)多為兩反系統(tǒng)配合校正透鏡的形式，主要優(yōu)點有：

1）系統(tǒng)焦距主要由反射面決定，容易校正色差和二級光譜。光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比折射系統(tǒng)簡單。

2）選用低膨脹系數(shù)的玻璃作反射鏡，同時用低膨脹系數(shù)的金屬做反射鏡的支撐材料，光學(xué)系統(tǒng)對環(huán)境溫度變化不敏感。

但折反系統(tǒng)存在中心遮攔，會減少入射光能量，降低系統(tǒng) MTF值；反射面加工精度比折射面要求高；系統(tǒng)受折射材料限制，無法達到寬波段要求；視場分離設(shè)計較困難。

全反射式望遠系統(tǒng)：

全反射系統(tǒng)中參與成像的光學(xué)表面全部為反射面，是近年來各國光學(xué)設(shè)計專家重點研究的一種系統(tǒng)類型。全反射系統(tǒng)優(yōu)點如下：

1）反射式光學(xué)系統(tǒng)不存在色差，也不存在二級光譜色差，因此可以應(yīng)用于寬譜段成像，特別是用于衛(wèi)星遙感偵察和高光譜成像的光學(xué)系統(tǒng)。

2）反射式光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計靈活多變，可以借助折轉(zhuǎn)反射鏡來折疊光路，使結(jié)構(gòu)緊湊，可以用非球面獲得大孔徑、大視場、長焦距等多種性能要求的系統(tǒng)。

3）反射式系統(tǒng)的零件數(shù)相對較少，重量較輕，結(jié)構(gòu)相對簡單。