随着我国工业的发展,颜色测量的应用越来越多。在很多场合,它已经是评价许多产品质量的重要指标之一。由于常用分光测色仪器外型尺寸较大、价格高、使用时需要与计算机相连接,这些特点不满足某些行业颜色实时实地的测量或者一些小型企业对低成本生产的需求,所以对研究一种测量精度高,成本低且便于携带与使用的颜色测量设备有着重要的意义。本论文主要分为以下几个研究内容:首先,先完成光学系统结构选择与优化设计。文中以光谱仪结构与像差理论为基础,以便携化、低成本、且符合设计所要求的波长工作区域及光谱分辨率作为总的设计要求,并对几种可行方案进行了比较与分析,选出了使用平面闪耀光栅作为色散元件的非对称交叉式Czerny-Turner结构作为便携式分光测色仪的分光结构;在计算初始值并用光学软件对初始值进行模拟和优化后,结果表明结果满足各项设计要求。其次,对该分光系统进行公差分析与分配。在合理分配了反射镜半径公差、表面离轴量、倾斜量、各元件相对距离公差、元件表面误差等参数之后,从误差分析结果可知,在所给的公差范围内系统能达到要求的性能。此外,提出光学零件加工要求,在附录中附上结构各元件的零件加工图及便携式分光测色仪的光学系统图。再次,进行杂散光分析。在TracePro软件中输入各系统参数,在设置了各元件的表面特性及光源特性等参数后,对系统进行杂散光分析。经过杂散光分析结果可知,系统总的杂散光系数小于0.2%,所以该杂散光大小对系统实际测量结果影响不大。最后,对硅光电二极管阵列接收器的各种参数如响应度,等效噪声功率、线性度、响应时间等进行分析,以此来选择合适的接收器件并且估算仪器所需光源的功率大小。