基于微透镜阵列多视角成像特点，利用几何光学原理，提出一种对物体进行三维数字成像的重构算法。利用这种算法，对CCD相机捕获到的基元图像阵列进行重构。与传统的利用光学系统对物体进行重构的方法相比，该算法不再受到重构过程中遇到的杂光以及衍射效应等因素的影响，具有实时性好、清晰度高的优点。搭建了基于微透镜阵列的三维数字成像系统实验平台，利用此算法对实验中获得的骰子基元图像阵列进行重构，成功地重构出原始物体的三维立体图像，在理论上和实验上证明了这种重构算法的有效性和可行性，并对实验中影响成像质量的因素进行了分析。

针对90nm节点光刻投影镜头中使用的非球面存在高次项,且与理想球面偏离量较大的特点,基于像差补偿理论,设计了一种三片式结构的Offner补偿器来实现非球面的高精度检测。采用等量轴向球差补偿非球面各阶系数的方法,主动引入一定量的轴向球差,补偿光线在非球面法线方向的偏离量。结果表明,初级像差和高级像差可很好地平衡,使剩余像差很小;MTF远远超过衍射极限;系统工作波长为632.8nm,F数为1.64,均方波差RMS〈λ/1250;系统轴向像差〈0.47μm,满足基本干涉成像条件;各方面指标均满足高精度检测补偿器的设计要求。最后,根据现有检测装置的精度对所设计的结果进行了公差分析,给出了较宽松的公差容限。公差分配后,系统综合残余波像差〈0.00727λ,满足系统装调精度要求。

基于Cook结构补偿镜提出了一种球面折反型望远系统。该系统将传统折反结构中的非球面球面化并用基于Cook结构的补偿镜代替传统的前置大口径补偿镜。将该镜置于次镜之后，其直径减小了很多，支撑结构也变得简单易行，整个系统容易制造。系统光学性能如下：全视场为0．5°，相对孔径可以做到F／7，遮拦比为0.42，MTF衍射极限为0．45@50pl，设计、加工和装校后总的MTF可以做到0．40@50pl，非常接近衍射极限水平。

提出了一种基于弯月镜结构补偿镜的球面折反型望远系统，提出的新结构将传统折反系统中的非球面球面化，将基于弯月镜结构的补偿镜置于主镜与次镜之间代替前置大口径补偿镜，构成了双通光路，起两片透镜的作用。补偿镜直径仅是入瞳的1／3，因此质量比前置大口径补偿镜的RC望远镜轻巧，支撑结构简单。新型相机镜头的光学性能如下：全视场为2°，相对孔径可作到F#7，遮拦比为0．33，MTF衍射极限为0．40@70pl／mm，波长为400～1100nm，加工和装校后总的MTF〉0．35@70pl／mm。新型光学系统使光学元件制造容易，装校公差比传统的R-C结构宽松2倍。无前置校正镜的光学结构使机械结构简单，装调容易。