中国已正式启动月球探测计划.探月工程第一步的任务包括获取月球表面三维影像;分析月球表面有用元素含量和物质类型分布特点;探测月壤厚度;探测地月空间环境等.空间多光谱CCD成像相机在同一时间内用几个较窄的谱段对目标成几副像,利用图像的各种精确组合,不但能提供各种不同组合图像的几何特征,还可提供大量的多光谱信息,能更精确的识别目标,成为当前应用最广泛的空间光学遥感器之一.该文主要研究的是用于对月探测的多光谱CCD相机的光学系统设计,并对优化设计出的光学系统进行热分析.首先系统阐述了多光谱CCD相机的基本原理和主要构成部分,参考了国外的探月计划,制定出对光学系统的基本指标要求.分析出空间多光谱CCD相机的光学系统设计中几个特殊的要求,包括弥散圆直径、焦距最大偏差和光学传递函数等.确定了光学的总体结构形式,采用多镜头分光形式.多光谱相机的光学设计难度比较大,我们利用ZEMAX软件的多重结构功能设计出左右侧视的两个镜头的优化结构,光学镜头的焦距为65mm,视场角为11°,F数为4.5.再对设计结果进行分析,满足我们先前提出的对光学系统的各项要求.其中,最大弥散圆直径为12.1um,最大焦距偏差为0.016mm,均符合设计要求.考虑到相机工作于空间环境中,对相机采取温控措施,使相机的工作温度范围为15℃~25℃,分析在此温度范围内光学系统的性能变化.分析结果表明光学系统在此温度范围内,热稳定性较好,成像质量稳定.