分色成像技术由于具有良好的颜色还原度和细节分辨率，越来越受到人们的关注，该技术可用于成像、显示和光谱分析等领域。但现有产品仍然存在诸多弊端，因此寻找合理的分色结构，提高光能利用率，是目前该技术产品化需要解决的主要问题。分色成像应用于照相机等产品的技术难点主要在于对宽光谱(400nm～700nm)和宽角度入射光线进行空间分色，形成RGB三通道互不干扰的分离图像，同时尽可能提高图像分辨率。本文基于光栅衍射原理，提出了使用相位光栅进行空间分色的方案，并分析了该方案应用于照相设备的可行性，为提高多CCD成像设备的颜色还原性和空间分辨率提供了理论基础。该课题的主要目标是对宽角度宽光谱的入射光进行空间分离。现有使用衍射光栅的分色方式一般以平行光入射条件为讨论基础，对于非平行光入射的情况讨论较少。为简化理论模型，本文首先推导了双波长宽角度入射的波场函数，然后分析了该情况下波场的展宽量和偏移量，及相应的补偿方法，最后分析了双波段宽角度入射情况的光栅参数和衍射效率。　　 本文基于菲涅尔衍射理论和角谱理论，结合分数泰伯效应理论，推导出双波长宽角度入射光线经相位光栅衍射后的波场分布函数，并与平行光入射时的衍射场相比较，得到宽角度衍射场的波场展宽量和偏移量。通过调节光栅台阶的宽度，得到可以使双波长宽角度入射光实现良好空间分离的光栅参数，计算其像面位置的衍射效率，通过改变部分光栅结构，增加台阶数量，保持像面接收光强均匀。将双波段(红光蓝光波段)因子加入入射条件，计算双波段宽角度入射的波场分布，得到宽波段入射与波场分布对应关系。通过改变光栅形状使每一个单一波段产生的图像在像面位置水平相差一个像素位置。并对光栅台阶高度等参数进行进一步优化，以保证单一波段的相邻像素间的光强差，从而得到清晰的双波段光的分离像。该结果为各类宽光谱宽角度入射光的颜色分离应用提供了小型化、工艺化的解决方案。