位相编码技术是在非相干光学系统的出瞳处加入位相板, 使得图像传感器上得到的图像对景深不敏感, 通过对图像进行解码而获得清晰图像, 实现扩大光学系统景深。 文章针对对数位相板编码系统, 分析了系统与波长相关的两个因素: 位相板的位相调制量和系统色差, 通过对比在不同离焦量和色差情况下两种波长的点扩散函数(point spread function, PSF)的形状、 宽度和峰值相对偏移量等特性, 以探讨系统的多色光成像性能。 研究结果表明该技术如应用于多色光乃至宽光谱成像的光学系统, 需校正光学系统的色差, 否则将导致图像无法解码。

波前编码成像系统将模拟编码方法与数字解码技术相结合解决景深延拓问题，可以用信息光学的方法进行分析，得到波前编码系统的景深延拓扩展率。但是这种方法使用的景深概念和几何光学的景深概念有所不同。从几何光学角度研究了信息光学导出的波前编码系统的景深延拓扩展率与几何光学景深延拓的关系。最后得出结论，在F数一定的情况下，随着探测器分辨率的提高，几何光学景深延拓扩展率与信息光学给出的波前编码光学系统的景深延拓扩展率趋于一致。

研究三次相位板的波前编码光学系统,发现在一定的条件下系统调制传递函数(MTF)对波前编码系统的离焦不敏感,才能得到波前编码系统的景深。对比传统光学系统的景深,得到波前编码系统的景深延拓扩展率的表达式。分析空间频率取值范围和三次相位板系数α,发现当α=20π时,波前编码系统可以将传统光学系统的景深扩大60倍以上。

在兼顾图像恢复能力的基础上,将不同物距下点扩展函数相似性的评价函数费希尔信息量(Fisher Information,FI)应用到波前编码实际光学系统相位板的优化设计中。在焦距和孔径之比为3、有效焦距为100 mm的无穷远成像的双胶合系统的基础上,设计得到了双胶合－波前编码系统。通过解码前后的点扩展函数模拟和实验结果表明,该系统在5 m到无穷远的物距范围内很好地调制了系统的点扩展函数,使得它对物距不敏感。最后通过对位于5 m,10 m和15 m的三人分别进行传统双胶合成像和双胶合波前编码系统的成像实验对比,有力地证明了双胶合系统的清晰成像的物距范围从10 m到无穷远扩展到5 m到无穷远,这使得光学系统景深得到很大的延拓。