本发明涉及一种复合透镜、可编码单帧成像装置及成像方法，复合透镜包括平行光入射面、第一平面波出射面、第二平面波出射面和球面波出射面，其中，球面波出射面为透镜状；平行光入射面与球面波出射面相对，且平行光入射面的宽度大于球面波出射面的宽度；第一平面波出射面与第二平面波出射面相对；球面波出射面设置在第一平面波出射面与第二平面波出射面之间。该复合透镜可以将非相干的平行光调制为平面波和球面波，解决了空间光调制器的能量损耗、带宽限制、效率及填充因子约束、尺寸对视场的约束等问题，保留了菲涅耳关联全息的成像优点，提高了光路稳定性的同时对入射光束进行完全调制，实现了单帧、纯光学元件的菲涅耳关联全息成像。
