为了满足现代**装备中的侦查需求, 提出了一种新型的红外共形成像光学系统, 在消除光学头罩引入的复杂像差过程中, 采用一对轴向移动的相位板来实现像差动态校正。给出了一个红外共形成像光学系统设计实例, 其工作谱段为3.7μm~4.8μm, 焦距为40mm, 长径比为1.0, 瞬时视场为2°, 扫描视场为±15°。结果表明, 在奈奎斯特频率17lp/mm处, 各个扫描视场的调制传递函数均大于0.6, 系统的光学传递函数接近衍射极限, 各个扫描视场的弥散斑都小于30μm, 适用于像元尺寸为30μm×30μm的中红外制冷型焦平面阵列探测器。该研究对于促进新型成像光学装备在**领域中的进一步的发展、应用是有帮助的。

为了满足市场对手机镜头大相对孔径高分辨率的需求, 采用E48R和LEXANH两种非球面塑料透镜, 应用光学设计软件 Code-v设计了一款大相对孔径高分辨率手机镜头。该手机镜头由5片非球面塑料透镜、 1片红外滤波片、1片保护玻璃组成, 其中第1片和第4片透镜为正透镜, 第2片、第3片和第5片透镜为负透镜。结果表明, 空间频率 350lp/mm处, 所有视场的调制传递函数（MTF）均优于0.2, 0.7视场内的MTF均优于0.34, 全视场内的场曲小于0.02mm, 畸变小于2.55%。该研究为类似系统的设计提供了一定的参考价值。

设计了一种基于谐衍射的红外双波段共口径消热差光学系统。此光学系统的工作波段为 3～5 .m及 8～12 .m，焦距为 45 mm，F/#为 2，双色探测器为 320×256、30 .m制冷型探测器。谐衍射光学元件改进了衍射光学元件在宽波段上的大色散问题，解决了衍射光学元件在宽波段上的色散严重和衍射效率低下的问题。该光学系统采用谐衍射光学元件消宽波段色差和宽温度范围热差，使中波红外和长波红外在不同衍射级衍射实现谐振共焦成像，使用较少光学元件，校正了双波段红外光学系统的像差和热差。基于谐衍射的红外双波段共口径消热差光学系统在改善像质、减小体积重量、宽波段消热差等方面表现出传统光学系统不可比拟的优势。随着双波段探测器和谐衍射透镜研发制造技术的进一步发展，双波段光学系统必将在目标跟踪、识别、精确打击等**系统中得到广泛应用。

为了满足基于TIR棱镜的高分辨率工程投影机对高分辨率、高照度均匀性、长后工作距离及连续变焦投影的工作需求, 设计了一种基于TIR棱镜的高分辨率像方远心连续变焦投影镜头。该镜头焦距为25~32 mm, F#为2.4, 工作在可见光波段。该投影镜头具有靶面大、分辨率高、后工作距离长及照度均匀性高的设计难点, 通过选择反远距的双高斯结构, 控制像方远心度, 通过采用不同材料搭配, 并借助CODE V的玻璃专家优化功能, 反复迭代优化, 最终, 得到满足使用要求的连续变焦投影镜头。结果表明: 该镜头在连续变焦过程中各视场MTF值在72 lp/mm处不低于0.4, 各视场RMS弥散斑直径小于8.5 μm, 畸变小于2%, 短焦边缘视场照度均匀性大于95%。该连续变焦投影镜头采用全球面设计, 结构紧凑, 成像质量好, 畸变、垂轴色差和照度均匀性都得到了较好的控制, 可以很好地满足高分辨率工程投影机的投影需求。

车载抬头显示系统(HUD)可以将车辆相关信息显示在前挡风玻璃的驾驶员平视范围内,可以避免低头看仪表,从而缩短眼球对前方的视觉盲区时间,对减少因低头走神引起的交通事故有着重要的价值。对基于DLP的HUD微型投影显示光学系统进行了研究,利用复眼透镜对LED光源进行匀化整形,利用TIR棱镜进行转向,利用投影镜头进行成像,整个光学系统呈“U”字型排列,结构紧凑,体积较小,成像质量满足使用要求。

为了与3DLP投影机中分光合光棱镜组实现对接，设计了一种基于3DLP投影机的超长后截距双远心照明光路，工作波段为400~700 nm，放大倍率为1.9倍，物方数值孔径为0.4，像方数值孔径为0.2，后截距达到140 mm，物方远心度和像方远心度都小于1°，采用尺寸为7.6 mm×4.8 mm×62 mm的方棒匀光和0.67 inch的DMD芯片，中继照明系统满足了方棒要与DMD相匹配的要求，并且具有高的照度均匀性和80%的能量利用率。

采用新型Epsilon探测器与热不敏红外镜头设计了小型化全自动中波红外光学系统。整体采用开放式框架结构形式,实现体积重量的小型化设计。红外光学系统采用热不敏设计,利用合理的焦距分配与材料搭配,充分消除系统热差,实现了无热化设计。系统采用上电后全自动工作模式,能够自动进行非均匀校正、积分时间调整、灵敏度调整与增益调整,从而能够实现无人操控式工作。光学系统的MTF值在30 lp/mm处均在0.4以上,完全能够满足探测器分辨要求,设计像质优良,结构紧凑,具有良好的适用性。

设计了一种基于衍射元件的两档轴向移动式红外变焦光学系统.系统工作波段为3.7～4.8 μm,焦距为80/240 mm,F#为4,探测器采用640×512的中波制冷红外探测器,探测器的像元尺寸为15 μm×15 μm,该系统具有100%冷光阑效率.在光学设计中采用了衍射元件,大大提高了光学系统的像质,有效减小了系统的体积和重量.对光学系统进行了合理的公差分配和冷反射分析.仿真结果表明,该系统结构紧凑、变倍时间较短、成像质量优异.

为了解决不同厚度下平行平晶的多表面干涉效应对光学元件面形检测的影响，提出了基于波长移相调谐原理的多表面干涉面形检测方法。根据波长移相调谐原理，推算出不同厚度下被测元件与测试腔长的比例关系，通过对多表面干涉图进行离散傅里叶变换，进而提取出平行平晶前后表面面形的相位信息。实验结果表明: 与ZYGO公司GPI干涉仪测量结果对比，厚度分别为10 mm和40 mm的两块平行平晶，测试结果偏差很小，验证了算法的有效性。

在共形光学系统中,椭球形整流罩打破了球形整流罩的旋转对称性,引入了随目标视场变化而变化的动态像差。共形光学设计的主要任务就是消除或者减小椭球形整流罩引入的动态像差,使共形光学系统的成像质量满足使用要求。设计了基于反向旋转位相板的共形光学系统,利用一对反向旋转位相板的反向旋转对目标视场进行动态扫描,利用固定校正器、衍射元件和泽尼克位相板校正了椭球形整流罩引入的动态像差。成像系统采用二次成像的透射式结构,实现了冷光阑效率100%。结果表明:该方法不仅有别于传统扫描方式,而且有效地消除了大长径比的共形光学系统的动态像差。