微透镜阵列覆盖于具有相似分布的微图案阵列之上时,能够揭示原本不可见的微小图案,并呈现立体、动态等多种成像效果,被称为莫尔成像效应。基于莫尔成像效应的微纳光学器件,由于其独特的视觉效果,已被广泛运用于视觉安全防伪领域。然而,目前的莫尔成像器件中的微图案阵列基于纳米压印技术,其上色处理的凹版印刷工艺不能实现彩色印刷,且油墨中的挥发性高分子有机物污染环境和有损人体健康,因此十分有必要开发一种无需油墨印刷的彩色化莫尔成像器件。本文提出将微纳结构与微透镜阵列集成,获得以一种折衍混合的莫尔成像器件,利用微纳复合结构对光波的衍射和近场效应,对入射波进行光谱滤波或吸波,形成无油墨的、具有立体和动态等视觉效果的莫尔成像薄膜。主要工作如下:（一）分析白光入射时一维柱透镜-衍射光栅的光谱响应情况,得到了柱透镜与光栅间夹角对白光衍射光谱的串扰影响并推导了公式量化表征。实验上将2μm特征尺寸的衍射光栅与90μm焦距的柱透镜阵列集成到50μm厚度薄膜两侧,制作了成像器件,获得了与光栅取向和光源位置相关的彩色莫尔成像效果,颜色覆盖整个可见光波长。（二）使用一种平均周期400nm的二维分布锥形纳米结构,通过时域有限差分法仿真可见光谱响应情况,得到了锥形纳米结构阵列在可见光波段内对短波长蓝紫光在零级方向高透射的结果。实验上设计了纳米结构图案化工艺制作微图案阵列,在数值孔径0.5的微透镜下实现了没有颜色串扰的蓝紫色莫尔成像效果。（三）提出并研究了基于纳米结构黑和莫尔成像效应的立体二维码薄膜器件。锥形纳米结构镀金属膜层后在全可见光波段具有宽角度全带宽吸波能力,因而能够实现纳米结构黑色。通过结合纳米压印、激光直写技术,实现了一种图形化微纳复合结构,并制作了具有立体悬浮效果的二维码莫尔薄膜。二维码莫尔像具有能被智能设备快速识别的高对比度和分辨率,并且通过视角相关的运动效果使其仅在±20°视场角内保持可读性,从而进一步提供了一种与视角相关的信息隐藏能力和隐私保护特性。通过本文基于复合微透镜阵列-纳米结构莫尔成像效应器件的研究,从理论和实验上验证了折衍混合莫尔成像器件中实现彩色化的可行性,为未来拓展新型视觉安全特征与信息溯源追踪组合提供了一种高印刷分辨率、环境友好的潜在解决方案。