本文以望远光学系统为背景,开展了望远光学系统光瞳调制超分辨技术的研究。具体为进行了0-π阶跃位相型滤波器的设计,并进行了望远光学系统中视场光阑对于光瞳及像面光场的影响分析,研究了它对光学系统超分辨效果的影响,并进行了补偿元件的设计。根据超分辨成像理论设计了二环带、三环带、四环带、五环带四种阶跃位相型光瞳滤波器,给出了具体参数和超分辨指标值。然后将这四种滤波器分别加入望远光学系统进行了仿真,并搭建实验,验证了四种滤波器的超分辨成像效果。研究发现四种滤波器中四环带滤波器超分辨倍率最高,为1.34倍。五环带超分辨倍率为1.31倍,旁瓣强度最低,不超过主瓣峰值的0.1倍。光瞳滤波器虽然可以提高超分辨倍率,但也会增加旁瓣强度,影响主瓣成像质量。以往处理方法为加入视场光阑进行局部视场成像,但视场光阑本身的衍射效应同样会对超分辨成像产生影响。本文以四环带滤波器望远超分辨成像系统为研究载体,研究了视场光阑对光瞳处和像面处光场PSF的影响,发现视场光阑对光瞳处光场以及像面处光场的影响十分显著,甚至会使超分辨望远光学系统失去超分辨效果,同时也会提高旁瓣强度。提出了一种修正滤波器表面面形的补偿方法,并进行了仿真分析和实验验证,证实该方法可以很好的补偿视场光阑对超分辨成像的影响。对于含有低旁瓣强度五环带滤波器的望远系统,对其进行多目标超分辨成像仿真,结果证实此种滤波器旁瓣影响较小,适用于多目标超分辨成像。对0-π阶跃位相型光瞳滤波器进行偏心、倾斜、位相和阶跃点公差分析后,发现本文所设计的望远光学系统中,滤波器的偏心、倾斜对于超分辨成像效果影响较小,而位相和阶跃点的公差灵敏度较高,产生的误差对超分辨成像效果影响较大,而且位相误差会引起聚焦点横向偏移。