为解决传统牙科三维扫描仪扫描中的抖动问题，提出了一种基于相机阵列的新型牙科三维扫描仪。利用多个不同视场的相机可以直接单次照相获取目标的三维信息，避免了扫描过程中抖动带来的影响，提高系统实时性。由于牙齿尺寸较小，所以选择微透镜阵列代替大型相机阵列，在减小系统体积的同时可以更好地保证相机间光轴的平行度。实验结果显示，系统最终实现了单颗牙齿的视差和深度计算。系统结构简单，便于小型化和低成本口内牙齿三维测量设备的研制，进一步推进医学数据的数字化进程。

大口径分块式主镜空间对地遥感系统在轨工作时, 次镜相对于主镜的位置失调会对系统像质产生影响, 需对其进行在轨检测与校正。当分块式主镜无中心基准镜时, 无法用传统的灵敏度矩阵反演法计算出次镜失调量。为此, 提出了一种基于多视场波前传感信息计算次镜位置失调量的方法, 采用 ZEMAX软件建立了无中心基准的36分块式主镜空间对地遥感系统。针对该系统像差特点, 利用不同视场的场依赖波前像差, 建立了次镜失调量检测数学模型, 开展了仿真研究, 结果表明当波前传感误差为1/40λ(λ=632.8 nm)时, 次镜位置失调量的检测精度X、Y方向平移约为30 nm, 倾斜约为15″; 失调量检测动态范围X、Y方向平移为0~1.5 mm, 倾斜为0~0.03°。并通过多组实际仿真, 验证了所提方法的可行性。

为解决牙科扫描探头小型化问题, 基于结构光三维重建算法, 创新性地设计出一种投影与成像共孔径设置的小型化牙科三维扫描仪探头光学系统。系统采用分视场共孔径技术, 部分视场用于实现投影功能,另一部分视场用于实现成像功能, 投影区域和成像区域存在公共区域。仿真实验给出了在扫描范围为46×35mm2内的系统性能, 借助LightTools软件做了照明分析仿真,证明了系统光路的可行性。

为了解决传统自适应光学系统校正视场小的问题，提出了一种层析自适应光学眼底成像系统。以Zemax为工具，Liou-Brennan(LB)眼模型为仿真对象，研究了层析自适应光学眼底成像系统的性能。分析了20°视场内的眼底像差特性，用Zernike边缘多项式描述眼底像差，获得了不同视场内眼底像差的类型和大小。对比了传统自适应光学和层析自适应光学眼底成像系统的性能。结果表明，相较于传统自适应光学，层析自适应光学系统可将校正视场从1.2°扩大至3°。确定了传统自适应光学和层析自适应光学眼底成像系统中变形镜的最佳共轭位置,均位于出瞳面前3 mm，此位置与人眼角膜共轭。