为了提高光具座自动测焦距时的测量精度, 设计一套连续变焦光学系统。该系统包括自准直组件和变焦组件两部分, 可以调节CCD靶面上接收到的图像大小, 得到最佳测量结果。根据设计指标要求, 在控制系统总长的基础上进行初始结构选择和像质优化。设计完成后的自准直组件焦距200 mm, 变焦组件焦距200 mm~20 mm, 对接后的变焦系统可实现图像大小1×~10×连续调节。模拟实验表明: 变焦系统像质良好, MTF曲线接近衍射极限, 弥散斑小于CCD像元大小, 可以满足实际检测需求。

针对连续变焦镜头光轴稳定性精度难以控制的问题, 分析了影响光轴稳定性的主要因素, 运用UG软件对连续变焦电视的曲线套筒和导杆进行了三维实体建模, 应用有限元的方法对该模型进行了热力学分析; 提出了有别于原有调校措施的方法和控制数据, 采用胶粘与压圈相结合的双重固定方式来固定前组镜, 提高了该型连续变焦镜头装调过程光轴稳定性, 将产品的光轴稳定性从原来的12″以内提升到5″以内, 为后续同类产品的研制奠定了装调基础和理论依据。通过试验验证了所提出方法的有效性。

为解决高精度检测非球面反射镜的难题, 提出利用Zygo干涉仪完成非球面环形子孔径检测。通过移动待测非球面, 使得由干涉仪产生的参考球面波, 以不同的曲率半径匹配待测非球面的各个环带区域, 分别测试每个环带, 进而完成对整个非球面的拼接检测。以双曲面反射镜为例进行拼接检测, 并搭建辅助光路, 利用无像差点法对拼接结果进行验证。验证结果表明: 该方法测量误差小于1/20 λ(λ=632.8 nm)。

为了提高非球面光学元件的检测精度及效率, 缩短调整环节的时间, 分析了非球面干涉检测过程中被检非球面镜的调整误差对检测结果波前信息的影响, 提出利用波前等高线图走势准确判断调整方向的调整方法。建立调整方向与被检镜失调量之间的关系, 并利用光学设计软件Zemax仿真模拟检测光路, 结合二次非球面镜的光学公差分析判断调整量的大小。基于该调整方法, 利用Zygo激光干涉仪对口径为50 mm的双曲面进行检测, 最终检测结果是RMS为0.014 λ,实验表明该方法简单、可行。

为提高多振子压电发电机的输出能力及有效频带宽度，从理论及试验两方面研究了各压电振子直接串/并联及经整流桥串/并联时的输出电压特性。结果表明,压电振子结构及数量相同时，经整流桥串/并联输出的电压及频带宽度均优于直接串/并联输出的电压及频带宽度，且压电振子经整流桥串联输出方式优于并联输出方式，其电压波动也较小。最后，制作了3个压电振子构成的发电装置，并进行了压电振子不同连接方式时的输出电压对比试验。试验结果显示，各压电振子独立发电产生高于10 V电压的频率段分别为143.1~148.1 Hz,160~166.2 Hz,173.1~184.3 Hz，而经整流桥串联输出10 V电压时的连续频率段增至141.8~190 Hz,证明了压电振子经整流桥串联可有效提高多振子发电机的输出电压和频带宽度。