透镜是成像系统的核心部件。当前,成像系统中的透镜大多数都是建立在几何光学原理的之上。因此,为了消除色差,需要多片光学特性不同的透镜组合在一起来消除这一影响。故基于几何光学原理的消色差透镜通常体积大而且笨重,因而这种透镜无法适应当前成像系统的光、机、电集成化和微型化的发展要求;而且也不能适应新型的成像系统的需要。例如3D集成成像系统,它的采集系统由特定要求的小透镜阵列组成。因此,需要新的思路来设计消色差透镜。随着衍射光学元件DOE(Diffraction Optical element)近期在计算成像领域重新引起了极大的关注。设计类似于传统的平面fresnel透镜的衍射透镜可能是一种新的方向。这种衍射透镜其表面是与光波长相当高度的微细凹凸,可以极大的减小成像设备的尺寸和重量。目前对于衍射透镜相关数值计算方法,大致可以分两类。一种是直接采用矢量衍射理论为基础的近场计算方法;基于透镜的特性尺寸在入射光的量级或小于入射光波长的范围内的考虑。另一种是类似经典的计算机产生全息图的思想,将标量衍射理论和优化算法相结合进行光学设计,并且在得到彩色图像后对图像进行适当的后处理(例如,盲去卷积的方法)。同时,由于各种优化算法和微纳加工技术的发展,借助微纳加工工艺不仅使得衍射透镜具有更小的体积和重量,还降低了制造的难度。这为多波长衍射透镜的设计提供了理论和技术的支持。论文的主要研究内容就是研究和讨论微型衍射消色差透镜的可行性,具体工作如下:(1)将微型衍射消色差透镜的设计看作是一个优化设计问题,根据事先给定的入射件和所期望的输出光场等已知条件,构造设计目标函数,利用一种或多种优化算法,求解最接近所设想的衍射结构。以期实现能够使用这种微型衍射透镜在各种条件光照下成像。(2)对两种经典的优化算法做了适应性改进;一为改进的遗传算法,二为改进的二分搜索算法,并将此两种改进的算法与标量衍射理论相结合,实现设计目标。以分辨率表作为测试图,分别在单波长,离散多波长,可见光连续波长条件下测试所设计的结构;并测试在不同厚度光刻胶条件下,衍射消色差透镜的聚焦性能差异。