为了解近年来长度测量技术的发展现状,综述了从天文尺度到微观尺度各数量级长度量的测量方法。介绍了包括天体距离、常规尺度长度量以及微观尺度长度量的测量中所涉及的光学测量和电学测量中各测量方法的基本原理。重点介绍了纳米尺度的位移测量方法,并展望了长度量测量仪器更高精度化和微型化的发展趋势。

提出了一种基于高动态范围图像处理的成像式亮度测量方法。该方法首先利用一组由低动态范围时间曝光序列图像合成的HDR图像,经色彩空间变换得到色刺激值,然后利用数码相机特性曲线标定系数计算亮度值。通过对室外场景的实测实验,证明了算法的优越性。

采用“精密机械－显微镜－ＣＣＤ－图象处理－光栅测量－计算机控制”的总体测量方案，用图象处理方法实现了光学非接触对准，用光栅系统测量轴向距离，成功地解决了双栅网间距的测量难题。

凸非球面，尤其是大口径快焦比凸非球面的光学检验一直是非球面加工中的难点。针对凸非球面光学元件加工检验困难的问题，研究了一种改进的Hindle方法，解决了经典的Hindle方法需要大口径辅助球面镜和存在中心遮挡等不足。利用该方法对一块@88mnq，焦比F/1．9的玻璃材料凸双曲面镜进行检验加工实验．对系统进行了分析优化，简化了检验光路的结构，克服了此种改进的Hindle方法检验时被检镜需要镀膜的缺陷，简化了加工工艺流程，极大地拓宽了该方法的适用范围。加工完成后经移相式数字干涉仪检测，镜面均方根（RMS）误差为0．020λ，验证了优化后方法的可行性。检验结果和对系统的进一步分析表明：经过优化后，改进的Hindle方法能够对多种凸非球面进行检验，是一种有效的高精度检验方法。

调制度测量轮廓术是一种采用垂直测量方式的三维面形测量方法,可以测量表面有剧烈变化区域的复杂物体.提出了一种基于调制度测量轮廓术测量系统的标定方法,其纵向标定是利用几个相互平行的标定平面建立与CCD像面各像素点对应的测量高度与实际高度之间的映射关系,并利用映射关系确定每一像素点对应的映射关系系数,然后建立映射关系系数查找表,存入测量系统中,完成纵向标定.首先分析了测量系统的误差来源,然后给出了标定方法和标定过程,最后给出了实测结果.结果表明,利用提出的系统标定方法可以有效消除调制度测量轮廓术测量系统误差,显著地提高了系统测量精度.

成功地将TP77椭圆偏振光测厚仪改装成以卤钨灯或氙灯为光源的广谱椭偏仪.改装后的椭偏仪不含λ/4波长片,而配有一型号为WDG5001A的单色仪和一个X-Y函数记录仪,它可用来测量固体薄膜和片状材料的折射指数n(λ)和消光指数k(λ).

理论分析和实验研究了强度调制偏振光谱仪系统参数的设计。介绍了强度调制偏振光谱仪的结构原理，分析了调制器设计、光谱仪选型与系统指标间的匹配关系。给出了一个完整的设计实例，以搭台方式建立了强度调制偏振光谱仪原理实验装置，并对平行光管直接输出的光和经起偏器起偏后输出的光进行了偏振光谱测量和分析。结果表明：在有效测量波段内（525～700nm），以卤钨灯为光源的平行光管直接输出光的偏振度值＜10％；经过线偏振器起偏后输出光的偏振度值接近100％，与理论分析的结果一致，验证了基于强度调制技术设计偏振光谱仪方法的可行性。

VDI2614/2634是三维光学测量系统精度评价的通用方法。为制订国标《锻压制件及其模具光学三维几何量检测规范》,提出了一种应用于锻压制件的光学测量系统精度评价新方法,并制定了测量方案。以每组为一个子系统,分别计算出每组的极差、平均差和标准差,然后定义平均差和测量平均值的比值为子系统的系统相对误差,定义极差和测量平均值的比值为子系统的偶然相对误差。综合考虑各子系统的相对误差和权重,计算出测量系统的系统精度和偶然精度。为统一评价标准,提出了标准系统精度、标准偶然精度和标准精度的概念和计算方法。利用此方法对自主开发的XJ-TUOM光学测量系统进行了评价,得出其标准精度为0.89的结论,该方法为锻压制件检测的国标制定提供了参考。

单频激光干涉仪采用整体式的布局，提高了测量系统的稳定性和灵敏度，光程差放大技术，提高了系统的分辨率，利用偏振光移相和共模抑制的方法，对干涉仪的4路相互正交的信号进行差分处理，减小光强零漂以及环境变化对系统的影响，最终通过误差补偿修正处理，系统可以获得高质量的输出信号。

为了强激光工程的需要，研究制造了一台口径３６０ｍｍ卧式激光平面干涉仪。仪器的测量精度为λ／２０，仪器配有ＣＣＤ相机图像处理系统，可目测，可拍摄照片，也可进行化处理，实用结果表明，该仪器是一台适合于光学车间生产检验的大口径高精度激光平面干涉仪。