We present a unified electromagnetic modeling of coherence scanning interferometry, confocal microscopy, and focus variation microscopy as the most common techniques for surface topography inspection with micro- and nanometer resolution. The model aims at analyzing the instrument response and predicting systematic deviations. Since the main focus lies on the modeling of the microscopes, the light–surface interaction is considered, based on the Kirchhoff approximation extended to vectorial imaging theory. However, it can be replaced by rigorous methods without changing the microscope model. We demonstrate that all of the measuring instruments mentioned above can be modeled using the same theory with some adaption to the respective instrument. For validation, simulated results are confirmed by comparison with measurement results.

通过在入射光引入平移位相因子，从而实现了一种基于Richards‑Wolf矢量衍射理论的微尺度手性阵列光场的生成。通过模拟研究，进一步实现了阵列尺寸、阵列子单元手性的灵活调控。此外，探究了阵列的传播特性，在±λ传播距离内手性阵列光场均保持光场模式分布。该研究极大的丰富了手性强度光场的模式，在手性微纳材料的制备等领域具有良好的应用前景。

在玻塑混合定焦安防镜头中塑胶镜片、玻璃镜片、镜框的材料性质差异较大，复杂温度环境下，镜头机械结构热变形与光学消热设计会共同影响像质。为保证镜头复杂温度环境下成像稳定，根据安防镜头?40 ℃~80 ℃的测试温度，对镜头进行光机热一体化分析。在Ansys workbench中建立镜头热结构有限元模型，计算镜头的热弹性变形;使用Zernike多项式拟合镜面的面型变化，将拟合结果导入Zemax中，判断温度载荷对像质的影响。光机热一体化分析结果表明：在极限测试温度载荷下，镜头底座的材料为聚碳酸酯混合20%玻璃纤维时，有效补偿了Zemax中模拟光学系统本身的热离焦量；镜框材料为聚碳酸酯混合30%玻璃纤维时，塑胶镜片所受挤压应变最大为2.36×10^?3 mm；镜框材料为聚碳酸酯混合20%玻璃纤维时，塑胶镜片所受挤压应变最大为0.53×10^?3 mm，第二种镜框材料可以使镜头像质保持稳定。最后通过对镜头高低温法兰焦距测量试验，验证了镜头的温度适应能力和光机热一体化分析的准确性。

常规的尺度不变特征变换（SIFT)图像特征提取方法难以提取多聚焦图像离焦模糊区域的特征，使得图像间存在局部、少量的公共特征，导致多聚焦图像配准精度差，严重影响后续图像融合和三维重建质量。在分析图像离焦模糊区域特征提取不确定性的基础上，提出了一种多聚焦图像离焦模糊区域的SIFT特征提取方法。首先提取多聚焦图像聚焦清晰区域的SIFT特征，再利用光流跟踪提取对应离焦模糊区域的SIFT特征，避免了在离焦模糊区域直接提取SIFT特征的不确定性。实验结果表明：提出的方法在离焦模糊区域具有良好的SIFT特征提取能力和提取精度，能实现多聚焦图像SIFT特征匹配数量显著增长，SIFT特征提取的误差为0.03~0.39 pixels，优于现有方法的0.21~1.71 pixels。降低了离焦模糊区域SIFT特征提取的不确定性，为多聚焦图像精确配准奠定了基础。