详细讨论了光栅同心光谱仪的波像差表达式.当入射光束与出射光束平行时,单色同心光学系统空间任一点成几何理想像.揭示了光栅同心光谱仪满足远心条件时,光瞳像差仅有三级球差和场曲及高级剩余像差,系统需要校正场曲和球差.光栅必须放在前后光学部分的焦平面上,满足远心条件.最佳光栅刻线是等间隔平行线.介绍了两种典型同心光学系统的结构和特性.

用傅里叶光学对凸面光栅Offner结构成像光谱仪的光学系统进行了分析；给出了当探测器的接收面放在负一级光谱像平面上时的光强分布公式，建立了探测器接收面上的光强分布与地面目标的空间信息及光谱信息之间的一一对应关系。在此基础上可以对目标进行直接分析。

介绍了一种新型凸面光栅结构成像光谱仪的设计方法。指出在这种系统中存在一个消除了3次和5次像差的环视场。采用低空间频率的凸面光栅（177线/毫米）,它仍是一个具有高光谱分辨率（2.1nm）的系统。提出了一种新的设计方法,运用一个简单的方程可以设计出系统中具有最小畸变的环视场;一个非光学专业的设计者可以达到理想的设计目的。这种成像光谱仪结构非常简单,很容易实现小型化和轻型化。实验的结果与理论分析相一致。