现今,光学成像系统的应用领域越来越广,人们对其要求也不断提高,期望整个系统的重量轻、体积小、视场大以及对运动目标更加敏感。随着探测器和计算机科学的发展,单孔径光学系统在自动化、图像识别、军事目标探测等领域表现得不尽人意；且受衍射极限等因素的影响,实现单孔径光学系统的小型化越来越难。受启于昆虫复眼的小体积、大视场以及对高速移动的物体敏感等优点,人们提出仿生复眼成像系统。仿生复眼成像系统的提出,实际上就是将目前广泛使用的单孔径光学系统用多孔径光学系统所代替,从而达到使整个系统小型化、轻量化、以及视场增大的目的。在本文中,我们提出并成功应用软光刻技术复制了果蝇复眼；同时设计了曲面复眼成像系统,通过引入像面变换系统把曲面像转换到平面上。把复制的复眼与原果蝇生物复眼做了比较分析,并对复制的复眼进行了光学检测,通过测量其点扩散函数得出小眼艾里斑尺寸约2μm,根据衍射理论得出小眼的数值孔径约为0.36,这超出了生物复眼上小眼的数值孔径(<0.3)的最大值范围。又通过复眼对条形光掩模成像,推导出小眼高度为6.78μm,与我们测得实验复制的复眼的小眼的高5-7μm相符。曲面复眼成像系统采用的是远心式光路设计,通过物面在不同视场的出射主光线均与像平面垂直,最大限度消除探测器离焦对不同视场角的影响差别。在601p/mm频率处,轴外平均MTF高于0.5,轴上MTF高于0.6,轴上与轴外都具有较高的成像质量；系统的场曲和象散都得到比较完善的校正,镜头的畸变量约为1%；采用远心光路结构,系统的照度均匀性在95%以上,像面照度几乎不随视场变化。本论文主要内容做了以下安排：第一章对复眼进行了简单的介绍,分析了仿生复眼成像系统的研究背景及意义,总结了仿生复眼成像系统的发展现状,并指出该研究目前还存在的主要问题。第二章详细介绍了复眼的生理结构,总结了并列型复眼和重叠型复眼的具体分类并详细介绍它们的工作原理以及它们在不同的光照条件下的适应性变化及其结构。第三章提出并实现了应用软光刻技术复制果蝇的复眼,详细介绍了该实验的材料及工艺流程,对实验结果与生物复眼进行了比较分析,并对复制的复眼进行了光学检测。第四章提出了一种基于软光刻技术复制的复眼的曲面复眼成像系统,并引入像面变换系统把复眼的焦面由曲面转换为平面,从而实现在CCD上成像,并应用ZEMAX对该系统进行仿真。