根据惠更斯菲涅耳原理，推导得到多色完全空间相干光在杨氏双圆孔干涉远场的光谱分布表示式，并进行了详细的数值分析。结果表明，观察屏上与y轴成45°角的斜直线上光谱开关数目随双圆孔中心遮拦比的增大而减少，光谱开关间距趋于相等；而该斜直线上任一固定点处的光谱开关间距却随之不断缩小。分析计算还表明，在平行于双圆孔中心连线的x轴上的光谱分布与双圆孔中心遮拦比无关，光谱开关间距相等，改变圆孔半径大小可以控制x轴上的光谱开关数目。在与双圆孔中心连线垂直的y轴上，光谱分布与空间点的位置坐标、圆孔半径及双圆孔中心遮拦比均有关，随着中心遮拦比的增大，光谱开关间距趋于相等。

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。

由于离轴三反射镜系统拥有视场大、无色差、适用温度范围宽、对材料无限制、无中心遮拦、可轻量化设计等一系列优势，在航天遥感中正被越来越广泛地应用。结合常用光学设计软件ZEMAX的Macros 功能，通过将自己编写的ZPL 宏指令加入系统评价函数中来限制离轴三反优化过程中的挡光问题，并给出了具体的设计、使用步骤。

分析了用干涉仪检测中心遮拦光学元件时仍采用圆泽尼克(Zernike)多项式表述相位和求解赛德尔像差的弊端,在环形域上,圆泽尼克多项式不再具有正交性和明确的物理意义。给出了环域泽尼克多项式的求解方式和表达形式,这些表达式具有和圆泽尼克同样的性质和意义。利用Zygo数字干涉仪对口径为300 mm,中心遮拦比为0.23的非球面进行了零位补偿检验,用编制的计算程序对其进行环域泽尼克多项式波面拟合,得到的前4项分布可以作为调整误差而消去,进而获得较准确的面形信息,从而为超精加工提供了依据。

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.

从波像差的幂级数和圆泽尼克多项式展开理论入手，介绍了圆泽尼克多项式和赛德尔多项式之间的联系，理论上分析了圆泽尼克多项式在环域的相关性，着重讨论了以中心遮拦干涉图的圆泽尼克多项式拟合系数计算赛德尔像差系数的影响。对理论分析进行了实验验证，其结果与理论分析具有良好的一致性，并提出了一种简单直观的误差容限设定方法。研究表明，随着遮拦比的增加，赛德尔系数误差增加，其变化规律和被测元件的像差类型和大小有关。当遮拦比达到某一特定的阈值时，误差曲线将产生较大的变化，为了获得较准确的赛德尔系数，圆泽尼克拟合时应选择适当的阶数；当遮拦比继续增加时，为了计算出准确的赛德尔系数，拟合时应选择环泽尼克多项式。此外，遮拦比对赛德尔系数中畸变、像散的影响较弱，对彗差、场曲、球差的影响较强。

叙述在70mm大画幅同步高速摄影机大视场长焦距光学系统中,首次采用折反式结构的光学系统.成功地解决了由于视场大而引起中心拦光大,使轴外像质MIF下降过快的问题.做到该光学系统总长度∑L＜0.6f′,轴外MTF在N=301p/mm时,MTF＞0.4,达到了使用要求.

介绍了一种用于中心遮拦的大口径干涉仪的干涉条纹处理软件。该软件通过对干涉数据进行采集、处理而得出被检波面的波差分布和像差。由于对干涉图数据拟合过程中所使用的泽尼特(Zernike)多项式进行了修正,因此得到的结果的准确度也有了较大的提高。