针对传统平面棱镜在光谱仪中应用时色散线性度差、谱面弯曲、功能单一等问题,CH.Fery提出一种曲面棱镜(Fery Prism),从而解决了上述问题,此外该棱镜还具有准直和成像的特点。本文以实际项目为背景,针对Fery棱镜的色散、准直、成像等特性开展了相关研究工作。本文首先介绍了本课题的研究意义和Fery棱镜的研究现状。第二章介绍了Fery棱镜的基本结构和理论基础,分析了Fery棱镜的色散特点,包括准直特性和色散特性。接着对Fery棱镜的成像特性进行分析,说明了Fery棱镜的主要固有像差是像散的原因,并重点对Fery棱镜的固有像散进行理论计算分析。最后,采用使工作波段范围内像散值最小的方法给出Fery棱镜系统的消像散的初始结构确定方法,得出Fery棱镜无法单独作为成像元件的结论。第三章对Fery棱镜的应用进行了分析总结。首先,利用Fery棱镜设计了一套在可见光波段使用的成像光谱仪的分光系统。其次,查阅相关文献和实际应用实例阐述了Fery棱镜在Offner系统中适用的原因,说明了Fery棱镜在Offner系统中的应用优势。第四章针对Fery棱镜应用环节中的检测问题进行了重点研究,设计了一种Fery棱镜检测系统及方法并进行实验验证。接着给出了Fery棱镜的三坐标仪测量报告给Fery棱镜光学检测的方法和结果的评价提供参考。最后,对两种测量方法及检测结果进行对比分析,总结了两种检测方法的优、缺点和两个检测结果对实际加工和设计的指导意义。第五章总结了本文的主要工作和创新点,并对今后的研究工作提出展望。