分析了成像光谱仪常见结构的优缺点并给出了分析过程,对望远镜系统和光谱成像系统结构进行了合理选择,实现了单一成像光谱仪同时覆盖可见近红外（VNIR）和中波红外（MWIR）双波段。根据研究目标要求设计了一个大F数（VNIR波段F/3,MWIR波段F/2）机载双波段成像光谱仪。该光谱仪双通道共用一个同轴平场无遮挡Schwarzschild望远镜,用二向色分束器分开。双通道光谱成像系统均采用同心共轴的Dyson结构,VNIR波段和MWIR波段光谱分辨率分别达到5 nm和15 nm。为使设计的系统结构合理,介绍了光束分离结构和光谱仪的光束折叠方法。设计结果表明：该系统结构简单,效果良好,谱线弯曲分别小于1.2μm和0.5μm,谱带弯曲均小于0.5μm,偏振灵敏度小于4%,适用高光谱分辨率机载双波段成像光谱仪。

为了减小超光谱成像系统的质量和体积，校正光谱成像的谱线弯曲，提出了一种新型带有Fery曲面棱镜的OFiner超光谱成像系统。在该系统中，一对Fery曲面棱镜位于OFiner中继系统的两臂，光束两次通过Fery棱镜进行分光，因此当获得指定大小的色散值时该结构具有比传统结构更小的质量和体积。为了减小可见近红外（VNIR）光谱通道的非线性色散，在该结构中还引入一对消色差火石Fery棱镜。设计了应用于VNIR和短波红外（SWIR）两个光谱通道的超光谱成像系统，并给出了设计结果。结果表明，该光谱成像系统在两个光谱通道内的谱线弯曲均小于0．1个像元，色畸变均〈0．045个像元，而非线性度小于0．1，可满足机载或星载超光谱成像仪的要求。