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投影照明系统和投影光刻成像系统是紫外LED光刻投影光刻光学系统的重要组成部分，本文根据工程需要分别对这两个部分加以设计和研究。 照明系统是投影光刻机的关键部件，要求具有良好的照明均匀性，其性能直接影响到光刻的质量。对目前的照明系统来说，一般采用白炽灯、荧光灯或者HID、准分子激光器、半导体激光器作为光刻光源，此类光源有的不够节能，有的不够环保，有的价格昂贵，另外它们体积都比较大，难于实现光刻机照明系统的小型化。 新一代照明光源紫外LED不仅具有高光效、低能耗、长寿命，而且性能稳定、安全性好等优点。相比于其他传统光源，紫外LED厘米量级的光源尺寸使其成为小型照明系统的理想光源。采用自由曲面光学器件对紫外LED进行二次光学设计，实现小型高效的紫外LED照明系统，而且能够降低其生产成本。本文根据实际工程需要利用非成像光学软件tracepro设计出一个小体积的非球面镜，形成12mm*12mm的方形均匀光斑的照明面，实现了光刻照明系统的小型化。 另外，本实验室在前期开发中已制作成型第一代成熟的20um线宽的投影式曝光机，目前依工程应用的需求，需要研制亚十微米线宽的投影光刻系统，并结合系统的成本预算，利用光学设计软件zemax设计出了6镜片，数值孔径为0.06，2倍缩小，分辨精度达5um的光刻投影物镜。 此外还将设计的物镜实物化，然后对其光学传递函数(MTF)作精确的实验测定，利用所提出的MTF标准实验测量法，得到该投影物镜的成像性能达亚十微米线宽的实验结论。