为解决纳米级大范围的非接触测量问题,提出了基于差动式共焦显微技术的光聚焦探测系统。介绍了系统 的工作原理和结构装置,对系统中的关键技术进行了优化设计,通过对共焦光路的差动设计,可以有效地抑制光源的噪声和漂移对测量结果的影响。初步实验结果表 明,该系统的轴向分辨率可达2 nm。

解决了X光片光学标记摄影机由于暗盒厚度差所引起的开盖困难和导致光学成像质量不稳定的问题，采用一种曲条结构，降低了暗盒厚度差对拉盖行程的影响，同时依靠曲条的导向定位面保证了拉盖头定位的独立性，从而解决了双凸轮定位时同步的要求，暗盒厚度差对拉盖行程的影响降低了1／cos^2α倍，解决了光学系统中可能出现的漏光或遮挡成像的问题，结果表明，曲条结构方案简易实用。

在用平行光管视差仪或视度筒检测光学仪器的视差时，检测结果受人的主观影响太大。为此，提出了应用CCD进行视差智能化检测的方法，并推导了用该方法检测的理论依据。通过与视度筒检测的结果相比较，发现二者基本一致。该方法不但具有快速、定量化检测的特点，而且能直观的给出视差量的大小，实现了光学仪器视差检测的自动化。

窗扫型傅里叶变换成像光谱仪具有高光通量和无动镜等特点,同时也增加了数据处理的难度,需要对采集的原始干涉图进行重组.通过对其数据处理流程特点的分析,设计了一种归一化算法,对由干涉图重组时产生的误差进行了校正,并对在数据采集过程中干涉图的中心暗纹位置的采样误差进行了二次曲线拟合校正.整个数据处理过程实现了从干涉数据立方体到光谱数据立方体的变换.从理论分析和实验结果的比较中验证了误差校正方法的有效性.

由于研磨阶段非球面的面形误差将由几十微米收敛到几个微米,因此采用高重复精度的离散测量技术是决定误差收敛效率、影响加工进程的关键.在新一代数控光学加工中心(FSGJ-Ⅱ)上,设计了双测头对非球面进行面形定量检测的轮廓测量机构.通过对测头运动导轨在x、z方向的直线精度的分析,建立了导轨直线度误差补偿模型,以较低的成本实现了较高的测量精度.

变焦距系统镜组的轴向位移与倍率关系通常不是线性的,示值间距标记也是非均匀的.在光学检测和计量仪器的应用中,操作者很难准确地选择刻度标志之外的焦距值,尤其是在高倍段刻度密集的和非线性显著的地方更是如此.在有电机驱动的系统中,电机匀速转动带来的是倍率的非线性变化,很难在短时间内稳定到预定倍率的目标值.对含有像差因子的变焦函数进行变换后所编制的计算程序可以十分快捷地得到预定的设计结果.一个实际的光学系统往往偏离理想情况,为了达到最佳结果,可把像差因子补充到变焦距函数中,可借助变焦函数方程进行等角距变倍曲线的研究和设计,研究成果已应用到了产品的设计中,并取得了很好的效果.

在自动聚焦系统中,对焦窗口的选择直接影响对焦的速度和准确性.若窗口过大,则不仅会增加计算量,而且背景图像太多会引起误判;若窗口太小,则会导致目标偏离窗口,也会引起误判.引入非均匀采样,可以保证图像中央区域的高分辨率和较大的视场范围,有效地提高了对焦的准确性,减少了数据量,加快了对焦速度.

基于非成像光学的原理,设计并研制了一种新的复合抛物面聚光镜（Compound parabolic concentrator,CPC）。提出基于遗传算法的聚光镜优化设计方法,将透过率作为遗传进化的目标函数,通过控制遗传算法的遗传进化方向,对CPC的结构进行优化调整。仿真实验结果表明,优化后的聚光镜入射孔径100mm,聚光比2.5：1,轴向长度84mm。当入射角为30°时,透过率达到75%以上。将此聚光镜应用于弱光探测器中,可以较好地满足器件的需要。

柔性铰链精密定位工作台具有直接传动、无摩擦、结构紧凑、重量轻、刚度好及分辨率高等优点.设计了一种具有较大传动比的定位工作台,介绍了其系统结构和工作原理,并对刚度性能作了分析.利用双频激光干涉仪对压电陶瓷驱动下的工作台特性进行了测量.结果表明,该工作台具有纳米级的分辨率和定位精度.

基于4400系统,通过引入光电二极管列阵作为传感器,构造了具有光学多道分析功能的信号处理系统.利用该系统对实际的激光空间分布进行了描绘,给出了高斯场分布的相应参数.通过进一步观测p偏振光在K9玻璃上下表面反射光强比(γ)的角度调制曲线,获得了玻璃表面层的光学参数.实验结果表明,该系统测量精度高,可应用在激光时间信号及空间场分布的表征与测量领域.