采用Hindle球方法检测凸非球面是人们常用的经典方法之一，此方法的优点是检验精度高、操作简单。为了解决经典Hindle球检验离轴凸非球面所需的Hindle球口径过大的问题，提出采用离轴Hindle球检验离轴凸非球面的方法。此方法中，Hindle球使用在离轴状态，通过旋转离轴凸非球面达到检验整个待检面的目的。此方法可以大大减小Hindle球的尺寸，从而间接增大了待检离轴凸非球面的尺寸。本文同时对此方法的测量精度进行了理论分析。

根据系统的使用要求以及椭球面特有的成像性质,提出使用离轴椭球面来完成光束取样和完善成像的设计方式.利用设计输入,计算出镜面的初始结构参数,得到离轴椭球面的二次曲线方程,将计算结果带入光学设计软件ZEMAX中验证成像质量.结果表明：离轴椭球面不但将物点和像点分开,减小了系统的长度,而且在像点处成完善像,将离轴成像转换为轴上成像,使后续光斑成像系统的高质量成像易于实现.

在三反射镜光学系统的几何光学理论的基础上，设计了一个焦距f=1000mm，相对孔径D／f=1／4，视场角2ω=3°的离轴非球面三镜反射系统，讨论了优化方法和各参量对系统结构和像差的影响．

论述了一种作为红外目标源的离轴抛物面反射式平行光管系统的组成.按照系统特定的光源离焦调节使用指标要求,研究了该平行光管在设计时需考虑的光学结构参数的确定方法,综合考虑了抛物面镜口径及离轴量、平面反射镜尺寸及位置和光源离焦使用时的关系,给出了相应的计算公式,并根据计算结果确定了一组合适的平行光管参数,其中离轴抛物面镜参数为口径＝110mm,离轴量h＝90mm,焦距f＝650mm,平面反射镜口径为40mm,两镜中心距可调节范围为480～550mm.实验证明,此计算方法对该平行光管的整体结构设计具有一定的实用价值.

本文设计了一种视场角为3°的离轴使用的同轴三反射系统，并从理论上分析了焦平面如何离焦补偿像差、反射镜倾斜和偏心之间的补偿关系。通过采取离焦、折镜的平动或转动、反射镜本身的偏心和倾斜相互补偿的方法，来补偿反射镜的装调误差。事实证明，比普通离轴三反射系统的装调容易实现，精确度高。