为了代替人眼对物体表面的颜色进行信息检测，设计了LED光源手持式分光测色仪。首先，通过计算不同测量波长分布和分辨率在标准光源照射下的三刺激值，比较它们的相对误差，选取了波长分布为400～700 nm、分辨率为10 nm作为光源的主要设计参数。接着，对照明光源进行研究，通过对卤钨灯、脉冲氙灯与LED光源的均匀色空间坐标进行对比，选取了LED光源作为仪器的照明光源。然后，讨论了不同照明和观测条件及人眼观测颜色的差异，选取以45°方向照明、0°方向接收作为照明和观测条件。最后，进行了照明系统设计和总体结构设计。实验结果表明，测色仪目标中心位置的最大光照强度为9.91×10-3 lm/mm2，平均照度为7.06×10-3 lm/mm2，基本满足了手持式分光测色仪精度较高、轻小型化、光照充足且均匀的设计要求。

针对传统眼底照相机检查不到视网膜边缘的缺陷，提出一种基于Volk角膜接触透镜的免散瞳广域视网膜成像系统。照明充分时，Volk镜头能够达到130°以上的视场。在传统眼底相机的基础上改进照明方式,采用外部环形光纤照明的方式实现视网膜广域照明。增大入射角度消除鬼像的影响，同时避免由环形照明方式导致的中心区域的暗斑现象，被照亮的眼底图像经过接目物镜组消除眼角膜反射造成的杂光并采用手动调焦的方式在CMOS相机上成现清晰的像。图像采集使用(2/3)英寸板面彩色CMOS相机并且实时上传至电脑客户端进行分析、处理、存档等操作，经过后期图像处理后可为各类眼科疾病的诊断、筛查提供清晰、客观的依据。

为了使曝光波长为193 nm的深紫外光刻系统能够制备曝光线宽为90 nm及以下节点的集成电路芯片，设计了采用环形照明模式且部分相干因子σ连续可调，能满足不同曝光线宽要求的光刻照明系统光束整形单元。首先，用几何光学定律和三角函数推导了轴锥镜移动距离与光束放大倍率之间的函数关系；根据对变倍凸轮的合理性和装调公差灵敏度的分析，确定了轴锥镜组参数的变化范围，完成了变倍镜组与轴锥镜组合的光束整形单元的设计。最后，在组合系统后面加入了可连续变倍的缩束系统，实现了σ的连续可调。设计结果显示，在环形照明模式下，归一化的环宽Δσ和外环直径σouter分别在［0.25,1］和［0.4,1］内连续可调,满足设计要求。

分析了投影光刻系统中部分相干成像的过程,结果表明部分相干成像的像强是相干成像的像强对光源上每一点互相干强度的权重和。得出了近年来改进照明条件提高分辨力的物理本质:部分相干成像系统是一个空间频率可变的系统,频率的调制是通过照明函数的变化来实现的。提出了进一步提高光刻分辨力的新途径。