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成像光谱仪(Imaging Spectrometer)是一种将光学成像技术与成像光谱技术相结合,同时获取二维空间信息与一维光谱信息,组成三维“数据立方”的仪器。其应用涉及到地面测绘遥感、军事伪装辨别、自然灾害预警、医疗检测等方面,具有重要的应用价值。滤光片型成像光谱仪具有结构紧凑、简单,易于标定等特点被广泛应用,但传统线性渐变滤光片(Linear Various Filter,LVF)光谱成像系统由于存在光谱混叠导致的光谱分辨率难提高的事实,使其探测精度在一定程度上受到限制。本文首先介绍了成像光谱仪的概述,分类以及国内外研究现状,然后着重介绍了滤光片型光谱成像系统的三种主要类型以及各自分光原理。并且对LVF型光谱成像技术进行了较为深入的研究。具体如下:(1)基于LVF成像光谱仪的系统结构参数,分析影响其探测精度的因素,提出一种减小光谱混叠,提高分辨率的新结构。(2)针对工作波段为600 nm~1100 nm的LVF,设计了一个宽光谱扫描型LVF多光谱成像光谱仪的成像物镜,总长小于85 mm,畸变小于0.01%,全视场各波段Nyquist频率下MTF优于0.7,空间角分辨率可达1.02’。(3)在前置物镜的基础上,考虑孔径和视场匹配原则,确定中继系统的技术参数,设计了与前置物镜相匹配的中继系统,完成了整个光学系统设计。并对整个系统进行了公差分配以及系统透过率计算。(4)根据实验室现有条件,选择物镜、中继镜、线性渐变滤光片以及探测器搭建实验平台,进行光谱标定,光谱分辨率和空间分辨率的测试,最后进行了水果成熟度检验实验,确定了西红柿成熟度检验的特征波长。本文研究设计的LVF型光谱成像系统,具有探测精准、体积小的特点,与现有同类型的LVF多光谱成像光谱仪相比具有空间和光谱分辨率高等优点。