介绍了渐进多焦点眼用镜片的渐变通道和视近区位置的个性化设计方法。推导出与眼用镜片佩戴者瞳距, 镜片到眼球旋转中心的距离, 镜片球光度分布以及与镜片的棱镜效应相关的镜片矢高偏移公式, 并将该公式引入渐进多焦点眼用镜片设计中。在给出的设计实例中, 镜片视远区中心点偏移了0.5 mm, 视近区中心点偏移了3 mm。与对称设计相比, 偏移后视远区和阅读区的屈光度变化在0.03 m-1以内。视远区散光度分布没有因为镜片通道和视近区的位置偏移而改变, 保持了视远区屈光度和散光度分布的对称性。该个性化设计方法使老视眼患者在视近物时, 视线自然地通过渐进多焦点眼用镜片的渐变通道或视近区, 且该处的屈光度也与视物所需屈光度相符, 提高了渐进多焦点眼用镜片佩戴者的佩戴舒适度和适应这种镜片的能力。

提出一种利用逐点定向曲率补偿法对渐进多焦点镜片初始模型进行整体优化以减小周边散光区（俗称盲区）的优化设计方法。推导出自由曲面任意方向法曲率的计算公式、确定主曲率和主方向的方法，求出镜片初始模型上各点的曲率差和最大曲率方向、最小曲率方向，通过迭加由不同曲率、不同轴向微小柱面构成的自由曲面，来实现逐点定向曲率补偿，使镜片各点的曲率差适当减小，从而减小散光。给出具体优化步骤和一个优化设计实例，并进行实际加工制作与检测。对比优化前后的光焦度和散光度的面形分布图。结果表明，逐点定向曲率补偿法能有效减小渐进多焦点镜片初始模型的最大散光并明显扩大视远区清晰视觉范围。

在Golay6结构稀疏孔径光学系统中，通过计算和模拟Golay6结构主镜存在径向平移(piston)误差时的光瞳函数、点扩展函数以及调制传递函数，研究子镜装调产生的piston误差对成像的影响。根据中心点亮度的要求，给出了不同半径、不同填充因子下的最大容许误差，并通过Matlab软件进行成像模拟。结果表明：在给出的最大容许误差范围内，piston误差影响不显著。

研究了共相位望远镜阵列的两种重要光束耦合误差光瞳面平移(piston)误差和光瞳面倾斜(tilt)误差。设piston误差和tilt误差都服从均值为零但标准差待定的正态分布，根据中心点亮度判据，通过迭代方法计算了piston误差和tilt误差所允许的最大标准差，揭示了这两类光束耦合误差所允许的最大标准差与子望远镜个数和遮光比的关系。Piston误差所允许的最大标准差与子望远镜的遮光比无关，但随着子望远镜个数不断增加，在0.11λ~0.08λ范围内缓慢减小。Tilt误差所允许的的最大标准差在子望远镜出瞳大小已知的情况下，随遮光比不断增加而逐渐减小，而与子望远镜个数无明显的相关性。

阐述了渐进多焦点眼用镜片的矢高分布设计原理，提出了一种利用调节主曲率差对平均曲率影响进行渐进多焦点眼用镜片优化设计的方法。比较设计和实际加工镜片优化前后的效果，优化前后镜片有效视区球光度保持不变，优化后镜片渐进通道最窄处宽度增加了0.7 mm，视近区有效视觉面积明显增大，最大散光度略有减小。结果表明，提出的主曲率差优化设计方法对渐进多焦点眼用镜片的设计加工有实用价值。

利用干涉法测量自由曲面的面形时，针对曲面曲率梯度较大的局部区域，由于干涉条纹的密度过大，无法通过干涉图获取对应的面形信息。针对这一问题提出一种基于多光束的自由曲面干涉检测方法。在干涉测试臂中，采用不同角度的多光束作为测试光，当测试光的入射角与局部被测曲面的曲率相匹配时，该区域形成的干涉条纹密度降低。通过将不同入射角度的光束照射至曲面，实现对被测曲面全口径面形的测量。该方法不需要补偿元件，也不需要机械装置调节自由曲面的位置。对测量过程中形成的干涉图进行仿真，为系统的设计和构建提供基础。

Golay6为非冗余的复杂光瞳结构,导出Golay6结构复杂光瞳的光瞳函数解析式和点扩散函数的解析式,在此基础上用Matlab软件模拟了调制传递函数图像,并对目标图像进行模拟成像。针对所成像对比度下降问题,在不含噪声和含噪声情况下分别进行了讨论,利用分数阶微分算子对模拟所得图像进行图像增强,结果表明经分数阶微分算子空域增强后,图像质量明显提高。

阐述平均曲率流原理，提出一种利用平均曲率流对初始设计的渐进多焦点眼用镜片进行局部优化以减小指定区域像散的优化设计方法。采用平均曲率流方法使镜片渐进表面上符合设定条件的区域更加趋近于球面，从而减小镜片表面该区域处的像散。给出具体算法步骤和一个优化设计实例，并进行实际加工制作与检测。对比优化前后的光焦度、像散和通道宽度等参数，结果表明：平均曲率流优化方法能够在保证镜片光焦度不变的情况下，有效减小初始设计渐进多焦点眼用镜片的最大像散并适当增加渐变通道宽度和扩大视远区清晰视觉范围。

分析了Golay稀疏孔径结构阵列，在正三角形网格分布的基础上，找出Golay结构子孔径非冗余分布的规律，提出了一种类Golay6新型稀疏孔径结构。按照一维阵列排列及其非冗余分布的规律，类Golay6结构的子孔径在光瞳面上按三角形网格分布在正三角形的边长上，推导出类Golay6调制传递函数(MTF)公式，给出MTF分布，并且与Golay6结构进行了比较。结果显示,类Golay6结构的MTF分布均匀，最大截止空间频率与Golay6结构的相等，实际等效口径比大于Golay6结构9.1%。另外，类Golay6子孔径排列比Golay6结构的简单，是一种非冗余的新型稀疏孔径结构。

介绍渐进多焦点眼用镜片的构造,论述镜片的设计思想,阐述渐进多焦点眼用镜片子午线设计的基本原理,构建子午线多项式,给出子午线设计需满足的准则。在子午线设计的基础上,设计渐进多焦点眼用镜片等屈光度轮廓线,确定镜片面形,并求出镜片平均球面度与像散。比较3种不同子午线设计的渐进多焦点眼用镜片,并进行实际加工与检测。研究结果表明,子午线设计是渐进多焦点眼用镜片设计的关键之一,不同的子午线屈光度分布,对应的渐进多焦点眼用镜片的球面度、像散以及畸变等差别较大。依据实际设计与检测结果,给出适用于不同个性化需求的渐进多焦点眼用镜片子午线屈光度分布的规律。