针对现有光学非球面度计算方法不统一的问题,在分析常用方法特点的基础上,对于高次光学非球面度的计算提出最小最大残差法.寻找最接近球面,使其沿法线方向与非球面的最大偏离量最小,此时的最大偏离量即为非球面的最大非球面度.该方法适于计算机编程,计算结果准确,且可完全统一二次曲面和高次非球面的非球面度计算.

采用自基准哈特曼径向斜率测量原理,设计了旋转加摩擦线性移动扫描机构,对被测波前进行连续极坐标扫描采样;用CCD相机采集光斑图像,经波面径向斜率计算和泽尼克径向斜率多项式最小二乘拟合,求出被测波面的泽尼克系数和波前畸变值。与干涉仪测量结果进行了比较,所以研制的波前测量装置可满足大口径光学系统的像质测量。

提出一种基于波前径向斜率测量原理的适用于测量大口径成像光学系统像差的自基准新方法.用该方法毋需任何人工或天然的无限远目标或标准大平面反射镜提供测量基准.理论分析和实验结果表明,此方法的技术可行性强,波像差测量灵敏度与干涉法相当,而对工作环境和光源无苛刻要求,可用于特大口径光学系统,如航天遥感相机、天文望远镜和大口径抛物面镜等大型光学系统的像质检测,也可用于主动光学系统的波前传感.

提出用部分补偿透镜进行非球面检验的方法.对部分补偿透镜的设计方法和要求进行了研究,针对3种不同参数的非球面设计了部分补偿透镜,结构比零补偿器更简单.分析了各种部分补偿透镜的非球面度补偿范围,证明用简单且易于制造的部分补偿透镜补偿不同相对孔径和非球面度的非球面.测量精度可达到λ/10.

设计了一种反射式多路投影立体显示系统,并介绍了该系统的成像原理及特性。系统将12幅视差图同时投影在柱面栅上,观察者仅凭肉眼就可看到具有双眼视差和运动视差的立体图像。系统成像视域较大,可以同时供多人观看。

提出了一种综合测量非球面面形的激光束偏转法，针对不同类型的非球面，共提出了三种方案：平移法、转动法和平移转动法。该方法可测各种非球面，通用性强。并对激光束偏转法中对面形测量精度有极大影响的激光束反射角的测量作了重点介绍。实验结果显示，该方法测量精度达到λ／5－λ／10，接近干涉法的水平。