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。

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.

被动式光学测距系统在战场上具有隐蔽性好的特点.介绍了一种高精度被动式光学测距方法的原理和数学模型.该测量方法采用的是一种比率探测的离焦探测方法,具有高精度、高灵敏度和抗干扰性好的特点.重点分析了影响测距精度的各种因素及误差范围,为系统的设计提供了理论依据.

利用CCD摄像机采集像倾斜分划图像,建立线性回归数学模型,通过'目标移动法'和'亚像素定位边缘法'实现望远系统像倾斜的高精度自动测量.该方法可消除传统像倾斜测量方法中的主观误差的影响,图像处理误差小于10',使测量的结果客观化,易于实现光电自动测量.

针对高精度大口径非球面镜通常存在定量检验方法(补偿器法、全息法、自准直法)所需要的辅助元件制造困难、成本高这两个主要难点,利用不同曲率半径的参考球面波前来匹配被测非球面表面不同的环带区域,使它们之间的偏离量减小到在小口径干涉仪的测量范围内,每次测量仅是被测表面的一部分,通过算法'拼接'可得到全孔径的面形信息.给出了其拼接数学模型、参量求解方法及其精度评定判据.仿真分析表明,该技术是切实可行的,算法具有较高的拼接精度.该方法无需辅助光学元件就可实现对大口径、大相对口径非球面的直接测量,且具有很宽的适用范围.

在明确线结构光360°旋转体面形测量的基本原理的基础上,对系统的结构进行了性能分析和模拟计算,得出了系统参数,即CCD与激光器之间的基线距离L、工作距离D、透镜的焦距f以及CCD自身的参数与系统测量分辨率和测量范围之间的关系.最后在满足系统测量分辨率和测量范围的条件下,给出了系统的结构参数.

高速光电经纬仪的系统测角精度是一个复杂的函数关系,由多种因素决定。对一种采用了连续变焦镜头的高速光电经纬仪的测角精度进行了全面分析。首先对设备的测角总精度进行分类,并对变焦镜头在工作时产生的十字丝倾斜和所需要的焦距修正系数进行了深入的理论分析;然后通过实例和检测的情况分析了该设备的实时和事后的测角精度。为全面把握设备的性能、全面认识系统在变焦测量后的动态特性、探索变焦测量的测量方法以及实时分析空间定位精度提供了依据。

在检验光路中,采用补偿透镜来补偿口径为φ500mm的非球面透镜的使用波长（λ=1053nm）与检测波长（λ=632.8nm）之间的色差。给出补偿透镜的求解方法,得到非球面透镜的补偿检验光路,并就非球面透镜的检验精度进行分析。通过精度分析可以看出,在此种补偿检验光路下,非球面透镜的透射波前PV不低于0.2λ（λ=632.8nm）,可满足元件的精度要求。

为满足低成本空间热成像系统重量轻、适应环境温度范围宽的要求，研制了消热差的大相对孔径中波红外望远物镜，其焦距为100mm，F数为1，全视场角为5°。物镜设计采用了匹兹伐结构型式，仅由两块硅（Si）透镜和一块锗（Ge）的折／衍混合透镜组成，能够实现～20～＋60℃环境温度变化范围内光学被动消热差。对实际加工的红外物镜进行了性能测试，在一定温度变化范围内，特征频率处的MTF的数值均大于0．75，其变化值小于0．05，表明研制的物镜能够保持稳定的良好成像质量，具有好的消热差性能。由所研制的物镜和非制冷探测器构成的成像系统具有相对孔径大、适用环境温度范围宽、结构紧凑、成像性能粥的优点，适合于作为低成本微小卫星的有效载荷。