为了满足斜拉桥拉索表面缺陷的远程检测要求，基于摄远型物镜结构原理设计加工了高分辨率视频摄远物镜光学及机械系统。根据物方300 m 外分辨4 mm 线宽的分辨率要求，按照焦距f′=320 mm 计算，确定摄远物镜像方分辨率为234 cycle/mm。选择适当初始结构，用光学设计软件OSLO 进行焦距缩放、替换玻璃、减少镜片等多步骤优化，最后得到相对孔径为1/5.7、视场角为2 ω =1.379°、分辨率达到250 cycle/mm 的摄远物镜光学结构。合理设计光机结构，加工装调实验样机。分辨率测试实验证明其实际物方分辨率可以达到300 m 远分辨4 mm 线宽。在斜拉桥工程现场成像实验表明该系统符合实际工程结构表面缺陷远程检测的要求。

为了对斜拉桥表面缺陷进行远程检测，设计了四片式高分辨率视频摄远物镜光学系统。图像传感器是像元尺寸为1.4 μm×1.4 μm、靶面尺寸为1/2.3″的1400万像素高分辨率互补金属氧化物半导体(CMOS)摄像机。为了匹配摄像机分辨率，设计的像方分辨率为357 lp/mm的摄远物镜，焦距为320 mm，相对孔径为1/6.95，视场角为1.379°。在物方可在228 m外分辨2 mm的线宽，能够满足对普通斜拉桥拉索检测的距离和分辨率要求。

建立了一套最新的优化概念，以便于液体透镜在一般光学系统中的优化设计。 由于液体透镜拥有多个离散的变焦位置，设计时不得不在其中选择多个位置作为阻尼最小二乘法(DLS)的初始优化点。而这些位置通常是由设计者凭经验来选择的，不同的选择不仅会对设计过程带来不同的影响，而且会给设计结果带来本质的不同。基于此提出了一套改进禁忌搜索（ITS）算法，从而实现在DLS算法优化的过程中液体透镜变焦位置的自动选取，从而得到更佳的成像效果。

通过选取三镜消像散(Three－mirror anastigmat，TMA)的结构形式介绍了共轴系统离轴使用的方法。TMA系统由三个二次曲面镜、一个变形镜和一个快速稳像镜构成。根据三镜系统的初级像差理论推导出了系统的初始结构，利用自动光学设计软件Zemax对初始结构进行了像差优化设计。采用两种优化方法来保证系统的出瞳与变形镜重合，以便于校正主镜的剩余误差。所设计出的光学系统的成像质量可接近衍射极限，满足了系统对成像质量的要求。