针对离轴三反多谱段空间相机光学件自由度多、通道多且装调复杂的难题，进行了光学仿真分析和计算机辅助装调。根据光学设计结果，设计了基于光线追迹的视场光阑，给出了红外通道和可见光通道的波像差,并仿真分析了次镜和三镜的灵敏度矩阵。用可见光干涉仪对全反射式红外通道进行了装调。根据干涉仪得到的Zernike像差系数，结合计算机辅助装调仿真结果，以主镜为基准调整了次镜与三镜的空间位置关系，直至系统波前满足设计要求。红外通道中心视场和边缘视场的波前均方根(Root Mean Square,RMS)装调结果分别为0.15λ (λ=632.8 nm)和0.33λ；可见光通道中心视场和边缘视场的RMS值分别为0.06λ和0.07λ。考虑到加工和装调误差，装调结果与设计结果基本一致。相机在轨图像清晰，成像质量高。

低温镜头多用于深空低温环境下对暗弱点目标的探测, 能量集中度是评价该类镜头性能的重要指标。以采用热卸载设计的某红外低温镜头为实验目标, 设计了低温镜头能量集中度测试方案, 并对测试误差进行了分析。该方案采用星点靶标成像, 利用低温精密调焦技术实现对像点的精确采集, 通过高斯曲面拟合计算质心和两次反卷积数据处理, 实现了200 K低温下红外镜头的能量集中度测试。分析了测试系统的误差源并标定了各项误差值, 通过误差和不确定度分析得到了精确的测试结果。实验结果表明, 所述的低温镜头能量集中度测试精度优于7.5%, 具有工程应用价值。

环形高次非球面在航天遥感器的光学系统中应用越来越广泛, 为了精确测量其非球面参数和矢高, 在探讨三坐标测量机非球面检测扫描路径的基础上, 分析了测试数据与理论数据之间的内在数学关系, 提出了一种基于坐标变换规范测试数据, 通过空间数据转换将测试数据降维, 数据处理由三维空间转换到二维平面, 进而在平面内做多项式拟合求解非球面母线的检测方案。通过泰勒级数展开, 对比分析了母线多项式拟合方程和标准非球面方程之间的系数对应关系, 并对某高次非球面进行实物检测。检测结果表明矢高拟合精度达 0.001 mm, 非球面系数拟合精度达到与设计值数量级一致, 检测方案合理可行, 为类似高次非球面的检测提供了一条有效可行的检测途径。

星载激光测距仪扩束系统为无焦系统，对光学装调有着苛刻的要求，装调精度是决定激光测距仪工作能力的关键因素。利用计算机辅助装调技术，确定光学系统对光学元件的敏感度和补偿调整参量。针对镜间距影响该系统性能参数的特点，提出采用高精度三坐标测量技术和双光路定心技术对扩束系统装调。最后，采用 1 064 nm干涉仪对光学系统像质进行测试，使用套孔法对束散角进行测量。测试结果表明：该星载激光测距仪扩束系统RMS优于0.225λ，束散角为0.41 mrad，满足设计要求。

分析了航空红外相机的结构特点, 论证了装调该类相机的关键技术。提出一种针对单相机镜头的装调和验证方法。 该方法基于经纬仪测试探测器的线阵方向和视轴方向对相机进行粗调, 结合质心亚像元定位算法对相机进行精调。提出了基于大口径平行光管和高精度可控转台覆盖所有镜头完成一次性装调的方案, 解决了多个视轴相机组视轴高精度一致性装调的问题。实验表明: 提出的方法满足航空红外相机的高精度、小公差的装调要求。单相机视轴与光轴夹角、多角度各组相机之间的视轴夹角的实际装调精度达到0.052 pixel, 比常规方法单像元的装调精度提高近20倍。 提出的方法为航空红外相机的高精度装调提供了一种精确可行的途径, 并可应用于结构类似的航天遥感器的装调。

用于交通监控或区域安防监控的主动近红外摄像机是夜视系统的一个重要应用，作用距离是它重要的性能指标和进行系统设计的主要依据。针对主动近红外成像系统的设计与分析需要，提出一种用于评价主动近红外成像系统作用距离的方法，用于判定系统对给定距离上的目标的探测能力。该方法在利用大气传输理论计算主动照明光源在标称距离处目标上的辐照度分布的基础上，采用等效照明的原理实现了对辐照度分布的近距离模拟；结合约翰逊准则和成像理论评价了待测系统对标称距离处目标的探测能力。根据该方法对主动近红外摄像机进行了检测，并与室外实测结果进行了对比分析；检测方法适用于一般的光电成像系统。