为了实现全景范围内的多目标跟踪搜索,克服连续捕获新目标时出现的低效、实时性差等缺点,提出了一种五通道红外全景系统设计方法。该方法利用空间分布5个视场大于90°的红外物镜与转向系统将五路光汇合成一路光,使用一个探测器代替多个探测器接收方位和顶视的图像信息,实现了方位360°和顶视90°视场范围内的成像,同时降低了系统的设计成本,减小了系统体积。鉴于在环境温度-40~60℃之间工作的中波红外全景系统会由于温度变化而导致系统的成像质量变差,故采用光学被动式无热化设计,以消除温度效应对系统的影响,在给定的温度范围内,成像质量满足设计要求。

为了使头盔式微光夜视仪结构更加紧凑和小型化，在成像物镜设计中引入衍射面，利用衍射光学元件（Diffractive Optical Elements，DOE）独有的负色散性质和光波面任意相位调制的特点，运用CODEV光学设计软件，设计了焦距为25mm，视场为40^o，相对孔径为1／1．2，全视场畸变≤5％的头盔式微光夜视仪的折，衍物镜系统，并讨论了适用于加工衍射面的结构参量。结果表明在物镜光学性能保持不变的情况下，所设计的折，衍物镜与传统物镜比较，成像物镜在使用两个衍射面后，提高了物镜的成像质量，镜片数由原来的9片减少到了7片，光学总长由原来的75．9mm缩短为57．8mm.

为了减小直线位移工作台的导轨运动误差，研究了一种基于光学原理，采用四象限光电探测器，通过计算机系统对工作台产生的导轨运动误差进行自动补偿的方法．根据补偿原理，构建了误差补偿数学模型，分析了光学系统的参数和系统输出特性之间的关系，并通过实验，阐述了影响补偿系统灵敏度的相关因素．实验表明该方法能够实现优于0．24V／μm的灵敏度，补偿精度可达到0．4％．这种方法能够有效地提高直线位移工作台的工作精度，对行程小于100mm的直线位移工作台具有一定的推广价值．

为改善传统球面微光夜视系统结构复杂、镜片数较多的特点，将衍射光学元件引入传统球面物镜中，在符合成像质量要求的情况下，设计出一套用于微光夜视仪的折／衍混合物镜光学系统．该物镜视场为40°，相对孔径为1／1．19，包含三个衍射面，并将传统球面系统透镜数减少了2～3片，仅由5片组成，在空间频率为40lp／mm时，轴上传递函数可达0．89，轴外可达0．43．

为了提高平视显示器视差的调校精度及效率，提出一种基于计算机视觉的视差测量方法．详细论述了该方法的测量原理，并对其测量装置的光学系统进行了详细设计．物镜采用内调焦结构设计，通过棱镜转像后将目标成像于焦平面，再由分光棱镜分柬后分别被目镜和CCD物镜接收，满足了不同视距下调焦的合理性以及像质的优良性，实现了目视光学系统和CCD光电系统两路同步接收的功能．该光学系统组成复杂、结构紧凑、像质优良，与图像处理技术相结合，使得测量结果更具客观性．

汽轮机低压末级叶片是现代汽轮机发电机组应力最高的部件之一。弧形枞树型叶根极易发生应力腐蚀裂纹、高周疲劳裂纹或低周高应变疲劳等故障，而且大多发生在叶根的前两个咬合齿部位。文中应用新颖的相控阵技术和独特的检查设计，增加了现场探伤转子弧形枞树型叶根中较小缺陷的灵敏度和综合覆盖率。