编码孔径成像光谱技术因其具有高光通量、高信噪比、编码方式灵活等优点,成为了光谱仪领域的研究热点。近年来随着微机电技术的快速发展,在编码孔径成像光谱系统中,数字微镜器件(digital micromirror device,DMD)已经替代了编码错误率高、光通量低的传统机械模板和液晶空间光调制器等,成为编码器件的主流选择,其更加充分地发挥了编码孔径成像光谱系统高光通量、高信噪比的特点。但是,DMD不同于平面反射镜只存在一个旋转轴,其表面各个微反射镜分别绕自身旋转轴旋转,造成入射到DMD表面不同高度的光线存在光程差,继而引发了一系列的像差。如果这类系统的像差过大且不予以补偿消除的话,将会引起系统的分辨率降低,光谱通道数减少等问题,最终影响整个系统的工作效能。目前对于编码孔径光谱技术主要关注点仍在于算法实现,而对于编码孔径成像光谱仪中的光学系统尚未有深入的研究及探讨。基于编码孔径成像光谱技术广阔的应用前景,以及DMD在该类光学系统中像差研究的空白,本文对DMD在不同工作条件下的像差特性、像质评价和像差补偿方法等进行了分析和研究。主要工作内容包含如下几个方面:首先,对DMD工作原理和光学系统中建模方法进行了深入研究,明确了DMD引入光学系统像差的成因。采用严格的光线追迹、理论推导以及仿真模拟等手段,分析了入射到DMD表面不同高度光线的光程差与光线入射角度、DMD像素大小及偏转角等参数之间的关系。在此基础上,提出以焦深作为判据,评价由DMD引起的光程差对系统最终成像质量的影响,并且对DMD引入光程差的补偿原理进行了分析与验证。其次,考虑到系统装调时,DMD装调倾角误差的影响,分析了入射到DMD表面不同高度光线的光程差与装调倾角误差、光线入射角度、DMD像素大小及偏转角等参数之间的关系,还对光程差引起的轴外边缘光线像差特性进行了深入研究,提出采用慧差和离焦来描述此像差特性,并对像差曲线进行了分析和总结。最后,本文对编码孔径成像光谱仪光学系统中的DMD光学模块进行了设计,通过设计过程及其结果,验证了DMD对该类光学系统成像特性的影响及倾斜像面补偿像差的实际效果,对基于DMD的编码孔径成像光谱系统的设计和装调都具有一定的应用价值。