提出了一种内调焦摄远镜头的光学设计方法.分析了其二级光谱特性,通过合理的选择玻璃材料校正了二级光谱色差.在光学结构上采用远距型结构以达到较小的远摄比.采用内调焦方式缩小了外形尺寸,简化了机械结构.通过实例说明了设计结果.内调焦摄远镜头的设计结果为焦距为500 mm,相对孔径为1∶4.5,视场角为5°,最近摄影距离为5 m,调焦方式为内调焦,成像质量高于国家标准GB9917-88所规定的J0级镜头标准.

利用正常色散玻璃校正二级光谱理论，给出了单个折射面二级光谱的计算法则，并应用此算法进行光学系统设计，给出了两个设计实例．系统仅使用正常色散玻璃组合，采用三组型设计结构，由三个大空气间隔的分离透镜组构成，很好地校正了二级光谱．

介绍了宽谱段傅里叶变换镜头中光学玻璃的折射率、色散变化对系统的成像质量的影响.推导了折射率、色散变化量所引起的光学系统二级光谱的变化量公式.重点讨论了在宽谱段光学系统中,光学玻璃在折射率、色散上的变化量,所造成的胶合薄透镜的二级光谱的变化量.其系数在本文例中达0.28,相当于变化量占理论二级光谱余量的28%,因此在宽谱段系统中的二级光谱余量的变化量不应该被忽略.实例表明光学玻璃的折射率、色散变化量对宽谱段傅里叶变换镜头的成像质量有显著的影响.此外,还考虑了傅里叶变换透镜的波像差问题,其设计值小于1/10波长,采用最优玻璃对组合,可以保证波像差小于1/10波长,完全满足使用要求.

介绍了宽谱段、折射式长焦镜头的光学设计.重点讨论了宽谱段(420～900 nm)二级光谱的校正问题,修正了部分色散(P)和阿贝数(V)的计算公式,使之适合于宽谱段光学系统的设计,并给出了设计实例及设计结果.本系统理论上的二级光谱约为1.2 mm,而设计结果使三条谱线(420 nm、600 nm、900 nm)基本交于一点,实际二级光谱约0.23 mm.

研究了在发散光束中使用色散元件的小型Offner光谱成像系统,分析了Offner凸光栅光谱成像系统和Offner曲面棱镜光谱成像系统的优缺点,与传统准直光束中使用光栅或棱镜的方法相比,Offner光谱成像系统具有体积小、质量轻、无谱线弯曲、色畸变小的特点.给出了两种系统的设计结果,并研究了滤除二级和高级次光谱的方法,给出了与Offner光谱成像系统匹配的不同形式的像方远心前置光学系统,可满足微小卫星超光谱成像仪的要求.

设计了一个用于远距离监视电视的折反射式步进变焦距透镜。为使微光、白光和近红外三个波段共用一个光学系统，提出一次成像折反射式变焦，并进行了理论分析和给出了设计实例。克服了二次成像折反射式步进变焦方式二级光谱不能校正的缺陷，并且杜绝了像面中心产生黑斑的可能，结构也比较简单。