基于CMOS器件的低照度夜视装备隐蔽性好，成本较红外热像装备低，是拓展人眼低照度条件下视觉感知的重要手段，在**和民用领域都有广泛应用。为满足夜间低照度天候条件下装备维修保障需求，设计了一款大视场低照度夜视头戴目镜光学系统。通过选择合适的光学玻璃材料，在可见/近红外波段均有很好的光谱响应。设计完成的大相对孔径目镜视场角为74.46°，焦距为46 mm，F数为1.2，畸变小于?7.14 %，系统总长小于80 mm，且镜头总质量小于100 g。该目镜在486 nm~950 nm光谱范围内能够满足夜间无照明条件下的维修、训练和场景观察，为低照度夜视头戴系统光学模组研制提供了新的技术手段。

为实现星敏感器在J波段对3等恒星进行全天时高精度探测，采用被动消热差设计方法，根据光学系统与结构材料的热差性能差异，进行匹配优化实现镜头消热差，设计完成了一种大相对孔径全天时星敏感器光学系统。针对恒星在该波段下的指标进行分析，确定光学系统焦距为84 mm，F数为1.4，工作谱段范围为1.1~1.4 μm，视场角为8.4°。在光学系统设计过程中选取常用光学材料和镜筒材料，通过改变各透镜形状，合理匹配各镜片之间的光焦度，从而实现被动补偿无热化设计。优化设计完成后的光学系统在高低温（-40 ℃~+60 ℃）及真空条件下，当离焦0.02 mm后，弥散斑尺寸优于30 μm，色畸变小于0.018 mm。星敏感器内部采用表面发黑处理，遮光罩采用非等间距布局设计，表面采用一款具有较高太阳吸收率的SB-3A国产消光漆进行涂黑，可以在保证效果的情况下有效减轻重量，遮光罩内档光环采用16°斜角，可以保证较好的杂散光抑制能力。利用Tracepro软件对光机系统的杂散光进行了仿真分析，分析结果表明，视场内由目标产生杂散光是目标强度的3×10^-5，视场外杂散光强度由10^-2量级迅速下降，18°以外杂散光强度为视场外强光的10^-4以下。地面观星试验实现了对3等星全天时探测，验证了该光学系统设计的合理性。

根据CCTV（closed circuit television）镜头的使用需求，以“非相似”成像原理为基础，设计了一款双波段CCTV鱼眼镜头。系统工作波段480 nm～850 nm，可见光和近红外光双波段成像，可实现昼夜监控。镜头F数1.8、视场角180⁰、焦距1 mm、光学总长7.76 mm，具有大相对孔径、大视场角、小型化等特征。采用7组9片式反远距结构，无特殊玻璃、无非球面，大大降低了系统复杂化程度和加工制造成本。利用光学设计软件Zemax对其进行光学系统设计，选取1/3英寸CCD作为探测器，在奈奎斯特频率120 lp/mm时，其各个视场的子午调制传递函数曲线和弧矢调制传递函数曲线值均达到0.5以上，接近衍射极限，成像质量很好。全视场场曲均小于1 mm，相对畸变小于25%，相对照度在95%左右，满足CCTV镜头的使用要求，可广泛用于监控侦察等领域。

现有大部分紫外光学镜头的工作带宽较窄，紫外镜头的材料相对较少，镜头的紫外色差校正困难，导致其应用适应性降低。采用负正透镜交叠分布与类双高斯对称式结构形式，并利用熔石英材料和氟化钙材料本身的宽光谱透过性，设计了一种兼具大相对孔径、宽视场和高分辨率的紫外宽光谱光学系统。该系统的工作波长范围为240 nm～360 nm，紫外工作带宽高达120 nm，所有透镜均采用球面透镜，便于加工和检测。在全视场范围内，以中心波长300 nm为参考波长，系统横向色差最大值不超过1个像素，在截止频率50 lp·mm⁻¹处的调制传递函数值优于0.4，并且各个视场的像点弥散斑半径均方根值均优于10 μm。设计结果表明：该紫外宽光谱光学系统的成像性能优良，分辨率高，色差小，满足设计要求。

为了克服现有大部分望远光学系统在机载或星载遥测系统等特殊应用中存在的局限性，基于多优化自由度的光学自由曲面，设计了一个兼容物理结构紧凑、大相对孔径与宽视场的离轴两反自由曲面望远光学系统.该自由曲面望远光学系统具有1/3.75大相对孔径，焦距为300 mm，全视场角为2.8°，整体结构尺寸不超过100 mm×200 mm×300 mm.采用孔径离轴的方式，提高系统的集光能量.利用分视场拓展优化，提升各个视场的成像性能.结合XY多项式自由曲面的多优化自由度，仅用前4阶项，有效地平衡了系统的离轴像差.在探测器空间截止频率50 lp/mm处，系统的调制传递函数优于0.4.各个视场的像点半径均方根值均优于探测器单个像素10 μm.设计结果表明，系统整体成像性能优良，同时具有结构紧凑与小型化优势，可用于机载或空间望远光学系统等特定应用的目标遥测中.