通过利用ZEMAX光学工程设计软件设计了一款适用于手机的2倍内置式光学变焦距镜头。镜头仅由4片非球面的塑料透镜和1片BK7的红外滤光片构成,能够达到285 lp/mm的空间频率,可匹配1.75μm的COMS图像传感器,全视场RMS半径均小于艾利斑半径,全视场最大畸变小于3%,MTF值在1/2奈奎斯特频率处的大部分视场大于0.5,总长度小于9.2 mm。整个变焦距系统结构紧凑,分辨率高,成本低,可满足手机镜头光学变焦的要求。

机械补偿式变焦距镜头以其自身的优点受到了广泛的关注和应用。介绍机械补偿式三组元连续变焦系统的基本工作原理及组成,根据实际使用要求,设计出保证变倍过程中变倍组和补偿组按一定函数规律运动的圆柱凸轮结构、导向机构及相应的加工工艺,从变倍运动方程和设计的变焦结构形式出发,分析变焦过程中焦距实时输出的实现方法和存在的问题,并提出相应的解决措施,对焦距值实时输出精度的提高以及变焦距镜头的设计和装调具有借鉴作用。

为了设计出高分辨率空间相机的光学系统，研究了反射式光学系统中存在次镜对主镜的中心遮拦等问题。通过对共轴三反射光学系统结构参数和最终视场在像面上的分布情况的分析，提出了半视场、全视场和环形视场3种光学形式，设计了焦距为3000mm、F数为10的3种形式的共轴三反光学系统。设计结果表明：3种共轴三反光学系统在有效视场角内成像质量均接近衍射极限，可以满足高分辨率空间相机不同的使用要求，指出半视场共轴三反光学系统适合于线阵CCD推扫成像，全视场共轴三反光学系统可用于面阵CCD凝视成像，环形视场共轴三反光学系统可实现一台相机上全色和多光谱成像的要求。

研究了光学防抖提高相机成像清晰度的原理和效果。从相机成像光路上分析了抖动对成像的影响并给出抖动造成的偏移量的表达式；建立了光学防抖的控制模型，采用PID控制算法，利用MATLAB仿真得出防抖效果；在关闭和开启光学防抖条件下，对成像目标拍摄并经处理后得到2组8幅150×112像素的图像。在基于频率域的直方图上，有光学防抖的图像增加10个左右高频分量；在基于空间域的能量梯度曲线上，有光学防抖的图像数量级从10^5提高到了10^5。

由于光电传感器、数字图像处理、电子元器件等各领域技术的发展，数码相机的成像质量在过去的十年里有了长足的发展。加工成本的下降使光电成像系统在众多领域得到广泛使用，成像镜头和成像系统的成像性能测试和评价也受到广泛的关注。数码相机可以方便地输出计算机识别的数字图像，而数字图像可以用计算机在无人干预的条件下自动处理，这使得数码相机成像质量的客观评测成为可能。在相关标准基础上，研究了数码相机多个参数的客观评测方法与计算方法。在单个参数评测的基础上，用基于属性模型评价的方法综合多个参数，对所评测的数码相机做出一个综合的等级评价和评分。

为适应市场上对结构简洁、成像品质高且生产成本低的数码相机镜头的需要，运用光学设计软件CODEV，在传统数码相机定焦镜头的基础上，结合非球面塑料透镜理论，模拟出了生产成本较低的三片式数码相机定焦镜头。该数码相机镜头结构的特点是：模块仅包括3块透镜；选择塑料镜头代替玻璃／塑料混合镜头或者全玻璃镜头，降低了系统的生产成本；系统的后焦距增大到0．8116mm，能够确保良好的远心光路性能；透镜表面完全采用非球面设计，较好地校正了球差等各种像差，使透镜具有良好的光学成像性能。

通过对光在水中传播特性的分析，讨论水下摄影中需要特殊考虑的关键因素，如光能衰减、镜头视场损失和内腔防水等，分析普通相机加隔水窗后在水中拍摄时像质变差的规律。为了适应深水探测，获得清晰成像质量，基于光焦度分配公式，提出了水下变焦镜头设计思想。用实例说明水下镜头的设计方法，设计的镜头相对孔径为F/1.6。设计结果表明：该镜头克服了普通镜头水下使用像质变差和最大视场渐晕等缺点。

为了研究数码相机的颜色特征化问题，用多项式回归方法对Sony DSCF 717数码相机进行了特征化分析，采用一次拟合与两次拟合分别建立RGB到XYZ空间和RGB到L^＊a^＊b^＊空间的多项式模型。通过色差△E和拟合方差σ^2的比较，分析了两种模型的差异以及rgb项和常数项对模型精度的影响，并与Profile Maker软件制作的特性文件精度作了对比。结果表明。取项数为11和20时RGB→L^＊a^＊b^＊模型能达到较为满意的结皋，两次拟合比一次拟合效果好。

叙述在70mm大画幅同步高速摄影机大视场长焦距光学系统中,首次采用折反式结构的光学系统.成功地解决了由于视场大而引起中心拦光大,使轴外像质MIF下降过快的问题.做到该光学系统总长度∑L＜0.6f′,轴外MTF在N=301p/mm时,MTF＞0.4,达到了使用要求.

针对某型飞机飞行试验中,无法采用常规机载影像测量方法精确计算飞机滑跑过程偏心定位距的问题,设计了一套基于地面多像机视场拼接的影像测量方案。通过在跑道边多点交错布设高速像机阵列,组成高速像机测量控制网,实现飞机滑跑过程影像的全覆盖;采用多摄像机交会接力测量以及数据拼接的方式,实现飞机偏心定位距的测量。实验仿真结果表明,采用该方案偏心定位距最大测量误差不大于3cm,满足飞行试验精度要求。