讨论了用电荷耦合器对件对线纹量具进行非接触测量的理论与方法，介绍了一种笔者实践过的应用系统并阐述了系统的计算机控制原理。

研制出一种新的基于离轴成像技术的远距离、大范围二维直线度测量仪.仪器的直线基准为整形的十字线激光光束,光电二维位置敏感元件采用互相正交的线阵CCD,所设计的带有狭缝的离轴光学系统,避开激光十字线光束的能量中心,以使线阵CCD输出信号不会出现饱和现像,从而扩大了测量距离,保证了测量精度.该仪器能在0-20m测量范围连续测量二维直线度,其直线度可达0-70mm,精度优于0.1mm.实际的多次室外环境测量表明,该仪器可适应不同天气环境下的野外作业.

根据锆钛酸铅压电陶瓷的逆压电效应。设计了以８０３１单片机为核心的压电陶瓷堆微位移器提高了ＰＺＴ的线性，从而满足了在天文自适应系统中所要求的精确微位的应用。

提出使用飞秒激光器的光学频率梳测量绝对距离的方法。将一个飞秒激光器作为绝对距离测量的光源,搭建迈克尔逊干涉结构,利用色散干涉原理进行相应的光谱分析,得到干涉光路的光学路径差引起的相位差,最终计算出干涉光路的光学路径差。实验结果表明我们的长度测量方法精确度高,分辨力达到纳米量级。最小测量距离达到9μm,非模糊范围达到5.75mm。相对于传统白光色散干涉技术的有限测量范围,最大测量距离可以扩展到任意长度。

针对高帧频摄像机灵敏度较低与无法远程实时传输的难题，本文采用EMCCD器件提高其灵敏度，并利用光纤通信与USB技术实现高帧频图像的远程实时传输与记录。文章详细介绍了基于EMCCD器件CCD60建立相机的一种方法。利用CPLD器件产生EMCCD控制时序及视频同步处理控制时序，采用集成器件与分立器件相结合的方式建立EMCCD垂直驱动电路，建立EMCCD工作环境；然后，采用具有CDS功能的集成器件对CCD视频信号进行数字化，获得高帧频数字图像数据；再使用CPLD器件与光传输编解码芯片结合的方式实现高速图像数据的远程实时传输，最后采用USB2．0技术实现高速数据的实时采集。系统像素分辨率128-128，最高帧频可达1000fps，能应用于低照度高速图像获取场合。

利用光线追迹的方法分析了地平式天文望远镜的几面反射镜在望远镜的竖直轴、水平轴转动时所引起的图像旋转，给出了目标图像旋转与望远镜高低方位角之间的函数关系式。并利用别汉棱镜转像的特性在成像光路中加入了实时图像消旋系统。经试验验证，在不同方位角、天顶距情况下采集的目标图像其消旋残差仅为25arcsec，即使在图像边缘处目标图像的消旋残差也小于0．2像素。

阐述了消杂光的遮光罩和挡光环的设计原理和思想，并基于自行推导的设计公式，提出利用程序计算来实现遮光罩一挡光环四种不同组合（圆柱状且挡光环等高布置、圆柱状且挡光环梯度布置、锥状且挡光环等高布置和锥状且挡光环梯度布置的遮光罩）的设计思想，并给出了设计实例以验证设计公式程序的正确性（与手工计算相比）。结果表明，在任意给定的挡光环个数和高度范围内，通过该设计程序可获得一系列遮光罩的长度和内径参数，再通过杂光仿真软件模拟，根据PST值可确定遮光罩的最佳参数。

光学元件加工质量的检测和评价工作是保证整个光学系统安全、正常运行的关键。在总结非球面常用检验指标优、缺点的基础上，讨论了测量大口径非球面的波前功率谱密度时的系统组成、工作原理和软件设计的总体思路。为了减少系统误差的影响，求解波前功率谱密度时，通过引入系统传递函数校正测量值来实现。使用大口径相位干涉仪作为波前检测仪器，证实波前功率谱密度能定量给出波前畸变的空间频率分布，并用于作为大口径光学元件质量的评价标准。给出一个测试口径为64mm×64mm光学元件测试结果，有效频率为0．03mm^-1-3．87mm^-1，rms为0．0064λ。

针对x射线工业检测，设计了一种适合于计算机x射线扫描仪的新型激光扫描系统。用五角棱镜和聚焦物镜组成扫描臂以取代FO镜头，利用影像板的柔性成圆弧形进片。同时扫描臂又用做接收器件来收集激发出的荧光，使系统性能提高，结构简单。根据进片方案，确定了扫描仪的系统控制方法，给出了控制过程时序图。计算了当五角棱镜存在安置误差时，对系统分辨率的影响，表明了设计的激光扫描系统具有一定的容差性和实用性。用实验验证了所设计制造的扫描仪的性能，结果显示图像具有良好的视觉效果，能够满足工业检测要求。

为了获取在风洞实验中运动物体的位姿变化,提出了一种融合物体表面三维形貌信息的单相机视觉位姿测量方法。该方法以多点透视成像原理作为求解物体位姿变化的基础,以物体的图像特征角点作为特征点,并利用物体表面三维形貌模型信息获得特征点的三维坐标。通过实验完成了该测量方法的精度验证,在400 mm的观察距离上,位移平均测量误差为0.03 mm,均方根误差为0.234 mm;俯仰角、偏航角与滚转角的平均误差分别为0.08°、0.1°与0.09°,均方根误差分别为0.485°、0.312°与0.442°。实验结果表明该方法有可用于实用的测量精度。