近年来光学成像系统正朝着集成化、轻量化、小型化的方向发展,微纳结构平面光学元件由于其不仅具有尺寸小、质量轻的特点,而且还能实现高分辨、宽波段的优异性能,在民用成像、军事探测、航空航天等多个领域具有不可或缺的应用价值。微纳结构平面光学元件是通过相位突变来操纵波前实现成像,而传统的光学元件通过相位累积来实现成像,由于其成像本质的不同,传统光学的像质评价评价方法不能够完全适用。因此本文对微纳结构平面光学元件成像特性开展研究,主要内容有以下三个方面:（1）微纳结构平面光学元件成像特性评价体系建立。根据微纳结构平面光学元件相位调控原理与像质评价检测方法,建立了一套以光谱特性、聚焦特性、分辨率特性以及清晰度的微纳结构平面光学元件成像特性评价体系。首先,利用光谱透过率来评估微纳结构元件的光谱特性;其次,利用聚焦光斑FWHM、宽波段焦平面位置来评估微纳结构元件的聚焦特性;然后,采用分辨率来评估微纳结构元件的分辨率特性,以及无参考图像质量评价算法来评估微纳结构元件的成像清晰度;最后,采用层次分析法根据成像的应用场景拟合权重判断矩阵,计算权重系数,给出综合评价函数。（2）微纳结构平面光学元件成像特性评价平台设计。根据所建立的评价体系,设计了以光源系统、扫描探测系统和软件系统的微纳结构平面光学元件成像特性评价平台。光源系统采用离轴抛物面镜和反射镜组成牛顿式反射式平行光管,通过滤光片和靶标板实现不同波段的平行光和无穷远的目标物;扫描探测系统由电控二维平移位移台与升降旋转台组成四维位移模块,以及光谱仪、光斑分析仪和CCD组成探测模块,通过旋转切换探测器以及扫描运动,可以实现100×100×50mm空间范围内光谱、聚焦和成像质量特性测试;软件系统负责探测器驱动以及数据处理。（3）微纳结构平面光学元件成像特性评价。采用搭建的评价平台分别对菲涅耳透镜、设计波长550nm的单片微纳结构平面光学元件进行成像特性评价。实验结果表明在可见光波段元件的光谱透过率分别达到85%和97%,与设计透过率85%和97%结果一致;其次表明了聚焦光斑FWHM、焦平面位置与波长相关;最后通过综合评价函数计算成像特性综合评价值,与两者的各个成像特性实验数据相符,从而验证了本文所构建的微纳结构平面光学元件成像特性评价体系可行性。