为提高大视场光学系统像面照度的均匀性，从理论上分析了光学系统像面照度的影响因素，提出使用中心遮拦产生的轴外斜光束截面积与轴上光束截面积之比对像面照度进行优化的思路。以理想系统建立数学模型，得到了中心圆形遮拦影响下不同视场角光束截面积比值的变化规律，并分析了遮拦对调制传递函数(MTF)的影响。进一步提出采用Zemax与Matlab软件动态数据交换(DDE)进行像面照度自动计算优化的方法。以某焦距 56 mm，相对孔径=1/5.6，视场角2ω=80°的航测镜头为例进行了优化，通过在光学系统第5表面上增加半径为4.384 mm的中心遮拦，像面照度的不均匀性由优化前的22.3％降低至3.5％，均匀性明显改善。在优化实例中讨论了MTF曲线的变化，指出采用中心遮拦后的传函指标仍满足CCD探测器成像使用要求。

卡塞格林光学遥感系统相当于一个望远系统和环形光阑的组合，无穷远物的夫琅禾费衍射谱是圆孔衍射和圆屏衍射共同作用的结果。由于系统次镜中心遮拦的影响，损失了一部分衍射谱，造成了系统调制传递函数（MTF）在中频段的下降，影响了成像质量。设计了一个2 m焦距的改进型卡塞格林光学系统。为了弥补系统成像质量的损失，运用调制传递函数补偿（MTFC）技术，通过倾斜刃边法提取卡塞格林系统所拍摄图像的点扩展函数（PSF），对退化图像进行复原，并利用多种客观图像质量评价函数对复原效果进行了评价。实验结果表明，该方法对于卡塞格林系统成像质量的提高具有良好效果。

由于Zernike环多项式各项在环域上正交, 以此为基准可以得到Zernike圆多项式拟合环孔径波面求解Seidel像差系数的误差。为了对Zernike圆多项式与环多项式求解的Seidel系数进行准确的比较, 根据波像差理论推导并建立对比实验模型, 进行量化比较。比较对于具有较大遮拦比的环孔径波面采用Zernike环多项式拟合与采用Zernike圆多项式拟合求取Seidel系数的差别。实验结果表明, 采用Zernike圆多项式进行拟合求取Seidel系数时, 主要的相对误差存在于离焦、球差和慧差。9项Zernike圆多项式拟合求取的Seidel系数比36项Zernike圆多项式更接近Zernike环多项式求取的系数。同时, 如果参与拟合的项数继续减少, 求取的Seidel误差反而增大。

基于环形衍射理论, 对像面光强与光学传递函数进行了计算仿真.编制了可以嵌入到光学设计软件ZEMAX的环形孔径模拟程序, 对中心遮拦的像质影响进行了模拟分析.通过理论计算仿真与软件模拟结果对比发现二者结果吻合, 验证了嵌入程序的正确性与可行性, 为反射式光学系统像质评价提供了更为客观与全面的评价依据.通过模拟结果得出存在中心遮拦光学系统点扩散函数次峰增强, 中频区域光学传递函数下降.分别对不同遮拦比像质进行模拟, 结果显示对于遮拦比小于30%的系统, 遮拦对像质影响基本可以忽略, 但当遮拦比增大到40%时, 光学传递函数中频开始下降较为明显, 为遮拦比的合理选择提供了依据.