光盘是国家信息基础设施产品。我国虽然是光盘产品生产和消费大国，但是掌握的核心技术非常少。为了我国光盘产业的长远发展，必须掌握自己的核心技术，尤其是作为光盘系统关键元器件的物镜技术。因此本论文选取了光盘物镜作为研究对象，着重研究光盘物镜的非球面设计与超分辨特性。 本论文针对国际上现有的非球面设计方法的不足，提出了一种新的非球面设计方法，通过求解离散定义非球面特征方程(CEDDA)，可以获得任意的非球面面形。为了对设计结果进行评价，还对常规的空间光路矢量计算公式进行了修正，发展了适合离散定义表面光线追迹的一套计算公式。研究表明，CEDDA法的主要优点为：1)增大物镜轴外视场角，改善离轴性能；2)克服阶次限制，当待求表面不可用多项式形式表达时计算量更少，速度更快。3)可以求解任意表面，更具柔性。 为了进一步提高物镜的等效数值孔径和光盘的存储密度，本论文还研究了物镜的相移超分辨技术。在国际上首次提出了根据相移超分辨衍射元件的结构参数直接确定旁瓣强度的分析方法，使得设计结果可以真正综合考虑中央光强、光斑大小以及旁瓣强度三方面的因素，因此更具有实用性。 本论文还从能量的角度出发，揭示了相移型超分辨率衍射器件的一条基本限制，即在旁瓣强度水平被加以限制的时候，所能获得的光斑尺寸存在一个下限，即光斑不能被无限压窄。 本论文还针对刻环型DVD/CD物镜的兼容性问题展开研究，揭示了刻环物镜兼容性实现的基本原理，设计出国内第一款DVD/CD双兼容物镜，并研制成功批量生产的CD物镜。 同时，运用CEDDA法设计了可用于下一代可记录型DVD光盘系统的物镜，具有视场大、容差范围广、光能利用率高等特点。这是国内第一次设计出了适用于下一代高密度DVD系统的物镜。