光学成像系统设计目标是获取更为真实的景物信息,高品质成像系统可将景物清晰地成像于共轭像面,物点在像面弥散满足于光电探测器参数要求。然而,光学成像系统设计受光学像差限制,性能优越的系统设计势必增加系统的复杂程度,也将降低光学成像系统的可靠性。基于此,本文开展了基于波前编码的像差钝化技术研究,并将像差钝化技术应用于典型像差光学系统,以期能为现代光学系统设计开辟新径,也为波前编码技术的发展做出一定的贡献。本文的主要研究内容为:研究了波前编码系统对初级像差的钝化作用。分别开展了对初级球差、初级像散和初级彗差的像差钝化研究,基于稳相法,给出了含离轴像差的波前编码系统光学传递函数(OTF)的表达式,研究了不同边界条件下对离轴像差的钝化特性;基于光线像差理论,获取了含球差的波前编码系统光线像差分布,依据光线像差分布,对球差钝化特性进行了研究。在几种像差特性条件下,验证了波前编码系统对初级像差的钝化作用。基于波前编码像差钝化理论,开展了共形整流罩目标视场非对称光学像差钝化技术研究。研究了共形整流罩像差特性,并对共形整流罩传统校正方法进行了分析。利用固定校正器实现了共形整流罩像差的初始校正,并对剩余像差进行了分析。在共形整流罩像差初步平滑的基础上,以规格化三次相位掩膜板为例,对其参数优化后进行了共形整流罩剩余像差平滑。在空间域和空间频域研究了波前编码对共形整流罩像差钝化特性,并通过图像仿真方法对结果进行了验证。以长径比为1.5的共形整流罩,工作波段为3.7-4.8μm,目标视场为±30°的共形光学系统为设计实例,验证了波前编码技术对共形整流罩随目标视场产生的非对称像差的钝化作用。开展了波前编码对光学系统随视场变化的光学像差钝化技术研究。利用光线像差理论,研究了单透镜随视场变化的轴外像差特性。基于波前编码技术,并以两片式红外光学系统为例,进行了随视场变化的像差特性分析及像差钝化系统设计。研究了球面两片式结构光学系统的像差分布,并在空间域和空间频域对其成像性能进行了评价。基于波前编码像差钝化理论,设计并优化了用于视场像差钝化的最优化相位掩膜板轮廓,对钝化后的系统像差特性进行了分析。分别对全视场为10°和14°的两片式红外光学系统进行了像差钝化,在钝化特性分析的基础上,以0°视场点扩散函数(PSF)作为退化模型,通过图像仿真方法证明了波前编码技术对视场像差的钝化作用。