大视场高光谱成像技术在目标识别、空间成像和无损检测等诸多领域具有广泛的应用前景,已成为现阶段的研究热点。随着对高光谱成像质量、高分辨成像能力需求的不断提高,也对光学系统的成像质量提出了更高的要求,因此保证高成像质量的光机结构设计成为高光谱成像技术中十分重要的研究内容。高成像质量光学系统中各光学元件受重力产生的载荷或者装配过程中产生的应力等因素导致面型精度降低的现象明显,严重影响光学系统的性能指标,在大视场高光谱成像系统中,合理的支撑结构是保证系统光学性能的关键之一。离轴反射式光学系统具有无中心遮拦等优点,因此在高光谱成像领域备受青睐。然而与同轴光学系统相比,离轴反射式光学系统的支撑结构与装配调整更为复杂,对结构设计要求更高。本文研究的机载光谱仪前置光学系统为离轴两反的光学系统,离轴非球面金属反射镜作为重要光学元件,其面型精度直接决定了系统的成像质量。因此,本文提出一种一体式侧面环形开槽的柔性支撑方法,在保证刚度的条件下具有一定的柔性,可以有效释放重力和安装等产生的应力。仿真与干涉仪对面型检测的结果表明,本文设计的光学系统支撑结构在重力和安装应力的影响下,主次镜装调后光学系统波像差的RMS为0.138λ,优于光学系统0.15λ的技术指标要求,光学元件支撑结构具有足够的刚度保证其面型精度。摆扫结构的轴向晃动量小于1′,满足其稳定性的要求。光学系统框架主体的前四阶频率远远高于机载环境的振动频率,不会发生共振,光学系统的框架支撑结构具有抵抗外界环境干扰的能力。试验结果表明该柔性支撑结构具有良好的静、动态特性,满足光学系统技术指标要求,对小型离轴抛物面光学系统的支撑结构设计具有一定的借鉴意义。