大视场高分辨率成像光学系统广泛应用于各个领域。传统光学系统的视场和F数相互制约,大视场与高分辨率不可兼得,要在大视场下获得尽可能高的分辨率,系统的复杂程度和几何尺寸将会大大增加。因此,需要寻找一种新型的光学构型,以突破传统光学系统设计的局限。多尺度多孔径光学成像系统是一种新型的光学成像方式,兼顾系统的视场和分辨率,同时系统结构简单,尺寸紧凑。围绕多尺度多孔径光学成像系统,本文主要包括以下几个方面:在多尺度多孔径光学成像系统的理论分析方面,基于空间带宽积(SBP)和香农衍射极限,定义系统性能饱和度?,作为评价系统信息传递效率的指标;针对多尺度多孔径光学成像系统的非连续成像特性,研究像素重排法及多通道数字图像处理方法,建立数字拼接模型,合理安排场处理器的放大倍率和结构排布,以保证相邻子图像有一定的视场重叠;对共心系统的曲率半径、材料、焦距等具体参数的关系进行了推导,从而建立了一套较为完整的多尺度多孔径光学成像系统设计方法。在球面多尺度多孔径光学成像系统设计方面,多尺度多孔径光学成像系统采用多级结构,兼顾了各级结构的光学特性,采用局部处理与视场无关的波像差分量的方法,比起全视场设计,其设计约束更为灵活简便。球面成像多尺度多孔径光学成像系统的主光学系统为共心透镜,全视场严格对称,没有与视场相关的像差,并且在全视场有一致分辨率,次级镜组采取相同结构,成像像面为球面。在平面多尺度多孔径光学成像系统设计方面,由于平面成像系统设计难度远高于球面成像系统,次级镜多采用非球面镜,并采用非均匀布局形式,系统尺度大幅增加。最后对设计结果进行了分析讨论,与传统系统相比,系统能够在大视场情况下获得更高的分辨率。