ZEMAX和CODE V等光学设计软件, 虽然有很强的优化功能, 但如果想得到好的设计结果, 初始解的选择至关重要。求初始解的普遍做法是, 将已有的光学系统或其中某一个组元拿来进行缩放。这种办法带有盲目性。另一种方法就是利用高斯光学和三级像差理论求变焦距物镜的初始解。这一方法有助于创新设计, 但却很少被应用。本文介绍了作者在运用这一方法过程中产生的观点、理念、经验和成果。本文通过一个十倍变焦距物镜设计实例, 详细介绍了求初始解的过程, 为了验证该初始解的效果, 还用ZEMAX进行了像差优化。为了增加说服力, 设计过程的每一步, 都给出了具体的数据, 包括经ZEMAX优化得到的最后结果。

采用图像拼接的方法获得了大视场、高角分辨率的电视摄像。用单心球透镜将无穷远目标成一以球透镜球心为圆心的球面像，用围绕球透镜的中继物镜阵列中的每一个中继物镜，按各自对应的球面上的一部分，成像在面阵CCD像面上，最后经电视图像处理技术将这些图像合拼成一幅图像。本文还给出了一个中继物镜阵列最多可由20×20个中继物镜组成的设计结果，焦距为4579 mm，视场为 120°×1048°，像素达到85亿、角分辨率为8″。用3个这样的系统，还可以实现360°全景式高分辨率摄像。这是一个在**侦查、机场安全监视、空中和地面预警、航天摄影以及体育报道等方面具有广泛应用前景的新型电视摄像技术。

提出了一种脱离国外模式的半导体激光耦合新方法，使用该方法既可以直接将半导体激光耦合成亮度均匀、光束参数积(BPP)值在两个方向相等的方形光斑，也可和光纤耦合得到一个圆形光斑，且只用球面镜和柱面镜两种光学元件，不需采用国外方法中用到的其它类型微光纤元件。将系统的出瞳作为光斑来解决亮度均匀分布问题; 通过消除光源间隔对BPP值的影响来减小慢轴的BPP值; 利用点光源的特点使快轴和慢轴的BPP值相等。采用该方法设计了各种要求和规格的半导体激光耦合光学系统，如本文设计实例中的参数为: 巴条上的光源数为19个，巴条数为21个，故光源总数为399个。得到的方形光斑尺寸为0.6 mm×0.6 mm，NA值为0.22。此外，和直径为1 mm 光纤耦合还得到了一圆形光斑。与国外方法比较，该方法结构简单，工艺要求低，更适用于高功率、低BPP值的半导体激光器。

根据光学补偿变焦距理论，作者设计出光学补偿式步进变焦物镜。和传统的用加倍率镜的方法实现步进变焦相比。这种变焦距物镜有两个优点，一是可以实现高倍率变焦，二是容易消除在变焦过程中产生的像点移动现象。本文说明了其原理，并给出了变焦倍率为2.5×的一步变焦，16×的二步变焦和8×的三步变焦物镜设计实例。

设计了一个用于远距离监视电视的折反射式步进变焦距透镜。为使微光、白光和近红外三个波段共用一个光学系统,提出一次成像折反射式变焦,并进行了理论分析和给出了设计实例。克服了二次成像折反射式步进变焦方式二级光谱不能校正的缺陷,并且杜绝了像面中心产生黑斑的可能,结构也比较简单。

介绍了一种具有两次透射的无光焦度校正透镜组的准施密特系统及其设计思想和方法,并给出了一个设计结果。焦距2.7m,相对孔径F5.5,视场角3.42°。在全视场范围内成像质量达到了衍射极限。

介绍了一种含三个非球面的卡塞格林系统的设计思想,给出了一个设计结果。焦距2.8m,F5.6,视场3.2°,主镜、次镜均为6次方非球面,场镜含一4次方非球面,成像质量接近衍射极限,畸变也得到了校正。

本文介绍了两种折反射系统的最新设计结果。焦距f′=1.25m,相对孔径D/f′=1/3.5,视场2w=9°。在全视场内,弥散斑的80％能量集中在半径小于5μm的圆内。

说明利用本征色差校正二级光谱的方法,不仅可以用普通玻璃校正二级光谱,而且可以同时降低环境温度和气压变化对光学系统象面位移的影响.

一个消色差的透镜系统可由若干个互相贴合的或互相分离的、由冕玻璃和火石玻璃组成的组元组成。从理论上讲,如果使每一组元产生一定量的色差,并使色差的正或负与玻璃的选择满足一定的关系,则整个透镜系统的二级光谱可减小到任意值。本文给出了利用这一原理设计的、校正了二级光谱的两个三片复杂化型物镜实例。焦距为1.5米,相对孔径为1:7,视场角分别为15°和18°。其中一个物镜完全采用了普通玻璃。