综述了成像光谱仪的发展过程以及空间调制干涉成像光谱仪技术的新原理、新技术、新发展。对干涉成像光谱技术的原理进行了论述 ,分析了Sagnac型和偏振型干涉成像光谱仪的分光机理和成像原理。提出了未来光谱仪技术的发展方向。

对自行研制中的稳态大视场偏振干涉成像光谱仪（ＳＬＰＩＩＳ）的成像原理、分光机理及大视场补偿方法作了论述，分析了起偏器、分析器的偏振化方向以及λ／２板的光轴取向对干涉图调制度的影响，给出了调制度随偏振化方向、光轴取向偏角变化的函数关系，讨论了最大市制度时的偏振化方向及λ／２板光轴的空间取向，这种成像光谱仪体积小，没有运动部件，且具有广角裣功能，从而显示以型、稳态、大视场的优点。

探讨了设计的大视场复眼定位系统的结构特点、定位数学模型、三维目标阵列、标定方法和定位特点。介绍了复眼结构和系统装置,建立了目标定位和多通道同时标定的数学模型。通过引入分光器,调整目标平面水平移动轴和目标平面的垂直性以及目标平面和复眼平面之间的平行性。然后,使用消逝点和目标共像点求得初始点和初始距离,得到目标平面上每一点的空间三维坐标。最后,求出目标阵列与对应通道的入射角度,提取出对应的目标像点重心,建立了各通道入射角度和像点重心之间的对应关系。实验结果显示,初步标定后的系统能对横向110°、纵向90°视场范围内的目标进行定位,距离定位精度在2%以内。提出的方案基本能满足复眼成像非线性标定的要求,具有一定的操作灵活性。

为了获得大视场高分辨率的图像,提出了多镜头成像拼接的方法,并将该方法应用于经纬仪系统中。首先,结合经纬仪特点对几种可能的拼接形式进行了分析,并以4个镜头十字型两维拼接形式为例,建立了数学模型。然后,确定拼接镜头间的夹角以及相对位置关系,同时对经纬仪跟踪架的结构尺寸提出设计要求。最后,对拼接夹角精度进行复核标定。设计结果表明：在相机靶面像元数为1 280×1 024,像元尺寸为12μm,镜头焦距为400 mm的条件下,可获得方位方向最大6.6°,俯仰方向最大3.52°的视场。两个方向的拼接夹角的最大误差均在10″以内,能够满足图像拼接时单幅图像坐标转换到经纬仪坐标系下数据处理的需要,达到了增大视场的目的,扩展了经纬仪的应用领域。

由于CMOS、CCD探测器的广泛应用,及其分辨力的提高,人们对视频显微镜的分辨力提出了更高的要求。分析了大视场视频显微镜的像差特点,并利用光学设计软件Zemax进行光学效果的模拟,给出了数值孔径0.05,光学放大倍数0.25,视场直径为31mm,分辨力200万像素光学系统的设计结果。

平行光管是光学实验及计量检测的重要设备,它可以测量微小角度位移及平面的微小起伏。介绍一种特殊用途的大视场平行光管的结构研究与开发,主要用来进行角度测量。实验表明利用该设计方案,大视场平行光管的精度得到了较大的提高。

一般的平行光管,其视场角大多在±1°左右,而检测战斗机仪表的平行光管,其视场角要求达到±15°,为此必须对光学系统做特殊的设计。通过理论计算和Zemax光学设计软件的优化,给出了通光口径为Φ100mm、视场角为±15°的四分离式光学系统的实例,并介绍了物镜组制造时的材料检测、物镜组的加工、装配组合等相关技术措施。

大视场投影光刻物镜是光学系统中的一种特殊的形式,其设计加工要求高.针对研制的8英寸视场的投影光刻物镜,从光学设计要求出发,分析了影响光学系统成像质量的各种主要误差因素,通过ZEMAX模拟,确定了加工容差,并对其加工和装校过程做了阐述,对研制完成的物镜检验了其曝光分辨力和畸变特性,达到了系统设计的指标要求.

充分利用CCD技术和计算机的图像处理能力,在满足大多工业精度要求的前提下,研制成了一种低成本、大视场的CCD显微测量仪,用于光学元件的检测.当线视场为10mm时, 该系统的横向分辨率可达12.9μm,精度可达1μm,纵向分辨率可达λ/8,足以满足一般工业检测的需要.

随着CMOS、CCD探测器的广泛应用及其分辨率的不断提高，人们对电视镜头的分辨率提出了更高的要求。将显微工业电视镜头成像原理与传统显微镜进行了比较，并利用光学设计软件ZEMAX进行光学效果的模拟，给出了数值孔径为0．08，光学放大倍数为1，焦距为38mm，视场直径为8mm，全视场角为10°，分辨率为200万像素的光学系统设计结果。所设计的显微工业电视镜头可用于工业生产检测。