星敏感器是一种精度达到角秒级的空间姿态测量装置，它的成像组件包括光学镜头和图像传感器(以CMOSAPS 为主流)。本文主要关注星敏感器APS 的装配，从理论上推导了APS 的空间位姿参量对计算观测矢量的影响，从而提出了一种在装配过程中控制及标定这些参量的方法并研制了相应的实物系统。测试数据表明，该系统对倾斜的两个分量的标定重复性误差分别为±1.05″和±1.09″，对滚转的标定重复性误差为±9.4″，对偏心的两个分量的标定重复性误差分别为±0.53 μm 和±0.55 μm。

以色度学理论为基础,分析和测试了激光与LED混合新型投影光源的亮度和色域覆盖范围,并与传统的超高压水银弧光灯进行比较.新型投影光源不仅亮度很高,在使用较长时间后亮度无明显衰减,而且色域覆盖范围更加接近与人眼,色彩表现更加丰富、有层次感,真正符合高亮度、高色彩还原能力的投影显示效果的需求.采用激光与LED相结合的方式作为照明光源,既解决了单独使用LED光源时亮度始终不够的问题,又能有效地减少环境污染.因此,激光和LED混合投影光源凭借无法比拟的优势可以替代传统光源以满足投影显示色度学的要求.

针对大屏幕投影显示对成像物镜提出的超短焦、大视场角、超薄化、大相对孔径以及高清晰度等要求，设计了一种新型折反射式超薄投影成像系统。采用TI公司的0.65″数字微反射镜片(DMD)作为空间光调制器，利用非球面反射镜校正畸变并缩短投影距离，然后通过一个折叠反射镜对光路进一步转折来实现超薄化投影显示。系统由5片透射镜片和1片非球面反射镜组成，焦距为2.8 mm，F/#为3.5，最小视场角为55°，最大视场角为78.5°，在投影距离为120 mm时画面尺寸显示为65.2″。设计结果表明：在像面的Nyquist频率处，95%以上视场的MTF＞0.6，最大畸变量为0.8TV%，一个像元尺寸内能量集中度在90%以上。为了进一步验证折反射式超薄投影镜头的性能，加工并组装了原理样机。实验结果表明其图像显示效果良好，能够满足超薄化、低成本、小型批量化生产等设计要求。

为了将椭圆高斯光束整形为圆形平顶光束, 设计了一种无中心遮拦反射式两镜整形系统。根据能量守恒思想, 选择匀化洛伦兹函数作为出射光束平顶分布函数, 建立了入射面和出射面之间的坐标变换关系; 采用光程守恒原理和矢量形式的反射定律, 推导了积分形式的整形系统两反射镜面形方程。利用数值解法计算出两反射镜的面形数据, 经过光学设计软件仿真与系统参数分析, 得到的圆形平顶光束在目标区域的照度均匀性大于95%。结果表明, 这种整形系统可以明显提高椭圆高斯光束的平顶性, 具有现实可行性。