针对目前“扫描式”反射光场测量系统依赖复杂机械装置、测量效率低以及“照相式”反射光场测量系统测量角度范围小等问题，提出一种基于超广角成像的粗糙面反射光场测量方法。分析了粗糙面反射光场测量原理，优化设计了折反射超广角成像光学系统，实现了天顶角范围0~54°的周视反射光场测量；校准了反射光场测量系统的空间关系与光场强度，校准后反射光场测量最大相对误差为4.12%，周视反射光场测量平均相对误差最大为2.06%；通过模拟Labsphere Permaflect-80漫反射板、WhiteOptics-DF60漫反射板和美国ACA镜面铝板3种粗糙面的反射光场测量结果，证明了所提表面反射光场测量方法的可行性，丰富了粗糙表面反射光场的测量手段，为对材料表面光学反射特性与损伤等的测量、模拟与重构提供了研究基础与技术支撑。

为解决眼底相机在进行视网膜疾病筛查时视场角较小的问题,设计了一种基于角膜接触眼底镜、利用多环光纤实现广域照明的视网膜广域成像系统。对该系统所采用的眼模型、广域成像及照明方式等进行了研究。首先,为实现系统充分照明,设计了多环光纤照明结构;接着为模拟人眼广域成像原理,结合婴幼儿眼球结构特点建立了Escudero-Sanz大视场眼模型;然后设计了角膜接触眼底镜,采用像差小、折射率大的非球面设计,满足大视场的要求;最后搭建了实验平台。实验结果表明：设计的角膜接触眼底镜可以实现85°视场的广域成像，采用多环光纤光线照明可以得到较清晰的视网膜及其周边血管图像。