离轴反射系统设计的关键环节是确定适用初始结构并进行优化，一般从同轴结构或者专利库中寻找相似的结构开始优化，这往往需要耗费大量的时间。以Seidel像差理论为依据，研究了一种获取离轴四反系统初始结构的设计方法。在设计之初引入视场偏置，通过追迹近轴光线给出五种单色像差的初级Seidel像差表示。以Seidel像差绝对值最小化作为目标函数，同时加入对光学和系统结构上的限制条件构建含有约束条件的单目标非线性优化模型，并通过粒子群优化算法进行求解。在此基础上，通过MATLAB调用CODE V API接口，判断此视场偏置情况下是否满足无遮拦的条件，并从中挑选出满足条件的初始结构。设计了一款焦距为1 200 mm，视场1.2°×20°，F数为6的离轴四反光学系统，系统结构布局紧凑，成像质量良好，各项指标均满足设计要求。

紫外像增强器在电晕检测、战略**、科学研究等领域具有广泛的应用，但由于与其配合使用的紫外光学镜头可用材料匮乏，存在色差校正困难等问题，难以满足宽光谱应用需求。论文分析了单层衍射元件和双层衍射元件在宽波段紫外光学系统中的适用性，并各设计了一套宽光谱、高分辨率的紫外光学系统。单层衍射紫外光学系统的工作波长范围为230 nm~280 nm，在截止频率60 lp·mm^?1处调制传递函数（MTF）值优于0.47；双层衍射紫外光学系统的工作波长范围为200 nm~400 nm，在截止频率60 lp·mm^?1处MTF值优于0.49。设计结果表明：衍射元件能够有效校正紫外光谱色差，与现有宽光谱紫外系统相比，该文设计的光学系统为中继成像系统，并且具有更宽的紫外光谱范围与更高的成像分辨率。

机器视觉检测技术具有非接触、高精度的优点，正在逐渐取代人工检测，成为工业生产检测的重要一环，作为前端的光学系统是机器视觉检测技术的核心部分。文中针对半径10 mm以内的光滑球体表面检测设计了一款双远心光学成像系统。系统由7片镜片和1片滤光片组成，采用了2个非球面校正像差，调制传递函数曲线在40 lp·mm^?1处大于0.3，具有良好的成像性能。由于该系统光圈较小且待测物为类镜面反射材料，设计完成后进行了照明模拟，选择采用多个面光源对待测物进行照明。模拟结果表明，文中设计的双远心光学系统实现了对较大曲率表面成像，并给出了一种配套的照明方式。

近年来，内窥镜广泛应用于复杂环境下小尺寸零件缺陷检测，该文设计一种用于航空发动机叶片检测的工业内窥镜光学系统。系统基本结构采用二次成像，物镜采用非对称反远距结构，将大视场光线收束进小口径腔体中，适配镜将物镜所成一次实像放大21倍，后接对角线长42 mm高速相机。系统基于Zemax设计软件进行系统优化、公差分析和像质评价，最终系统具有大视场（120°）、细孔径（3 mm）、耐高温（25 ℃~180 ℃）等特点。由于对视场、孔径和适配镜放大率有较高要求，因此合理引入非球面提高系统成像质量，入瞳直径提高至0.5 mm，系统空间截止频率在17 lp·mm^?1处，全视场调制传递函数值均大于0.28，最大畸变值小于21.2 %。