数字光刻技术能影响到大面积印制电路板、TFT-LCD、微光学元器件、太阳能电板等高科技产业的产品质量和成本，最终影响到产品商业竞争的成败，将成为这些产业可持续发展的支柱，因此数字光刻系统的研究和搭建显得非常重要和迫在眉睫，而与DMD相匹配的光学系统的研究是重中之重。本文从DMD的基本结构和性能出发，研究照明系统中的均匀性，投影物镜的优化和设计，提出大面积无光程差式中继光学系统方案，有利于数字光刻光学系统的设计和改进。　　针对目前市场上十微米左右光刻需求，设计了一套适合0.7XGA DMD光刻物镜，其分辨率可达到3.9μm，在充分考虑消除像差和削弱DMD黑栅效应的基础上，以4f成像系统为总体框架目标，用改良后的库克结构为初始点，分前后两组设计成双高斯对称形式，利用ZEMAX成像设计工具，优化得到了像差和公差都在容限范围之内的缩微投影物镜。该物镜配合均匀性照明系统，能很好地构造成数字光刻系统中的光学引擎，为数字光刻图片高质量地传输转印提供保障。　　光刻系统中除了分辨率是一项重要指标外，如今单次大面积光刻也是急需考虑和得以改善，为了提高数字光刻单次曝光面积，可以采用多块DMD拼接技术，由于DMD边界面积比较大，假若把多块DMD拼接在同一平面，会造成光刻基板大面积的损失。有必要提高多块DMD的填充效率（有效面积比），之前的双平行平面拼接方法，即让DMD交替拼接在相隔一定距离的平行平面上，这样会导致大面积输出图形不同部位到达光刻物镜的光程不一致，会严重影响后续的成像质量，因此采用一种补偿光程差的中继系统，这种系统包括两组抛物面，其中一组含有多块抛物面反射镜且各自与DMD相匹配对应，另一组是一大块抛物面反射镜，这两组共焦点，能很好解决像差及光程差的问题，实现大面积光刻的目标。　　本文从基本理论、结构优化设计两大方向研究了数字光刻光学系统，分析了目前数字光刻存在的问题，并提出大面积数字光刻解决方案，为后续研究提供系统模型。