现代科学技术的发展，特别是微电子伎术的发展，刻不容缓地要求建立一种在大线性场花围内能保证高质量图像的光学系统。在制作这种系统时，由于美而扣组件偏心产生二级像散，可使像场轴外点灼图像明显变坏。文献〔1.4〕中已研究了二级像散问题。但在上述文献中只研究光学系统有对称面时的情况(所有偏心球面曲率中心均在此对称面上)。在一般倩况下，表面偏心无论按绝对值(在允值范围内)或按方向都是随意的，即是一种矢量〔2〕，因此提出这样一个课题:计算球面曲率中心相对于光轴任意位移时的二级像散和。

为提高变焦距系统的工作性能，使其在大视场时仍具有良好的像质，且系统结构简单，易于机械设计、加工及装调，在设计中引入了传统球面光学设计与非球面相结合的设计思想。选择4个焦距位置进行设计计算，用光学设计软件ZEMAX上机调试，设计了焦距为6．9mm～91．6mm，视场5°～60°的变焦系统，整个系统由4组12片透镜组成，其中包括3个非球面，系统具有变倍比高、视场大等特点。设计结果表明：在设计中采用非球面可使系统结构紧凑，系统成像质量得到提高。

鱼眼镜头是一种焦距极短但视角很大的镜头.紧凑型鱼眼镜头光学系统的工作波段在可见光范围内,全视场为172°,能很好地解决广角镜头的轴外像差和边缘像面照度问题.设计的鱼眼镜头光学系统具有结构简单、体积小、成像质量好的特点.系统总长80.9 mm,后工作距离为18.8 mm.所选像元尺寸为12μm×12μm,像素数为1 280×1 024时,CCD对应的空间分辨力为27.2 lp/mm,边缘视场的MTF值最小,优于0.60.设计结果较理想.

建立了薄镜面主动光学的仿真模型,并进行了仿真分析,结果表明薄镜面主动光学可以对低频误差完成较好的校正.为了进一步验证,建立了一套薄镜面主动光学实验系统,开展了薄镜面主动光学实验.结果表明,通过主动光学校正可以把镜面面形校正到磨制时的面形即λ/10.同时发现,薄镜面主动光学对三阶像散和三阶球差的校正能力最好,三叶彗差的校正能力也较好,而三阶彗差最难校正,这对于磨制大型薄镜面具有一定的指导意义.

为了提高拼接子镜系统的装调精确度，研究了拼接子镜系统的计算机辅助装调技术，分析了拼接子镜系统的计算机辅助装调模型，采用反向优化法编写程序求解系统失调量．以37项泽尼克系数作为评价函数．当粗调误差在0．7°以内时，完全可以精确求解失调量．结果表明，求解结果准确度高，符合实际装调要求．

介绍了反射(折反)式望远镜物镜结构形式的发展,归纳和总结了典型结构的光学元件曲面形式和系统像差情况.

利用非球面在改善成像质量方面的优势，在镜头设计过程中引入了偶次非球面，根据理论计算和ZEMAX软件的优化，设计出一个成像质量优良的高斯镜头，通过该实例对球面设计和非球面设计进行了比较，论证了非球面在照相镜头设计中的优越性．

设计了一种用于钙离子光解释放技术的新型荧光显微镜双路耦合聚光系统采用合适的结构及精确的像差校正以保证光能的良好传输率及样本平面上的均匀性.通过光解释放实验证明了该系统适合于光解释放技术的需要.

主要以焦距7500mm、口径750mm的大型牛顿式平行光管的装调与标定方法为研究对象。该平行光管作为某空间光学系统的检测与标定基准,因此对其装调后的像质稳定性、出射光束平行性、口径对称性、出射光束水平性等参数都提出了极高的要求。从平行光管的关键指标参数要求出发,归纳了Φ750mm平行光管进行初步装调,再研究精密装调的技术原理和方案,分析了可能存在的失调量、产生原因与对应的调整方法。介绍了干涉辅助装调的实验过程和其中遇到的问题与解决方法,最终得到了满足技术要求的装调结果。

提出一种复合同轴全息透镜的设计制作方法.该设计方法采用两片离轴全息透镜复合,按使用情况在布喇格条件下进行消像差设计.制作的全息透镜具有衍射效率高和像差小的特点,适合任意给定再现波长的窄带光场合.实验研制了一个全息透镜,其再现衍射效率达到63% .