针对非接触式眼压计测量眼压过程中常受外界因素影响的情况, 通过分析角膜压平检测原理, 提出一种基于气压传感器时间曲线的角膜类压平时刻眼压标定方法, 搭建了实验系统并研制出了原理样机。通过记录压平检测受光传感器及气压传感器两通道数据, 基于最佳包络因子的角膜类压平时刻重心优化算法提取类压平时刻对应的气压传感器数值, 采用基于最小二乘法的最优多项式插值拟合方法进行眼压标定。模拟眼实验结果显示角膜压平反光量曲线包络因子为0.7时, 角膜类压平时刻方差值最小(0.068); 缸内压力值和眼压值之间5次多项式插值拟合校正决定系数最大(0.997 1), 均方根误差最小(0.525 3)。开展人眼眼压测量实验验证, 与金标准测量结果相比测量偏差在±1 mmHg以内, 结果较为准确稳定, 满足临床诊断要求, 表明这种眼压测量标定方法有效可行, 有助于眼科疾病的准确诊断。

为了对眼底周边部区域进行成像检查，研究了激光线扫描眼底成像技术。搭建了激光线扫描超广角共聚焦眼底成像系统，进行了系统总体光路设计，以及超广角、高分辨双模式成像的参数设计。对探测成像部分进行了Zemax设计与像质评价，依据参数进行了元器件的选型并搭建了实验系统，利用面阵相机像素边界得到了虚拟共聚焦狭缝，实现了眼底线扫描双模式共聚焦成像。最后对系统的实际视场角、分辨率、成像效果进行了评估。经实际测量，所设计系统在超广角模式下成像单幅眼底图的视场角可达到136.3°，高分辨模式下的成像分辨率为8.5 μm。所提出的激光线扫描眼底成像方法可以有效地实现眼底超广角成像，为相关仪器的研制提供了参考。

为实现角膜在眼底相机系统轴向上的精确对准，提出了一种基于双光点视标的角膜精密对准技术。采用该对准技术，可以将双孔光阑所形成的两个光点视标投影在角膜上，依据两个光点经角膜前表面反射后在探测器上重合的位置坐标，先实现对瞳孔中心的对准，再根据两个光点经角膜前表面反射后在探测器上的分离情况与分离距离，确定眼底相机相对于角膜的轴向位置。实验结果表明：基于该双光点视标的角膜精密对准技术可以达到0.25 mm的对准精度和8.2 mm的对准范围。这种对准方法精确度高，对准范围大，可以满足眼底成像时仪器相对于被检眼轴向调节位置的要求。

激发光引起的荧光漂白限制了共聚焦成像技术在长时间观测生物样本方面的应用。提出了一种基于可控光剂量的共聚焦成像技术(CLE-CM)，该技术通过预实验设置高低阈值，定时读取采样像素值并与预设阈值进行比较，根据比较结果控制每个物方像素的光照时间，以更高效地利用荧光信息，在不牺牲图像质量的情况下降低了荧光漂白。用CLE-CM和标准共聚焦对牛肺动脉内皮细胞样本连续成11幅图像，与第11幅标准共聚焦图像相比，第11幅CLE-CM图像的荧光漂白减少了52.62%，具体降漂白效果与样本中的荧光分布有关。CLE-CM通过减少光剂量大幅降低了共聚焦显微成像的荧光漂白，使共聚焦显微镜能连续成更多张高质量图像。

为了实现大量程、高精度测量系统的快速驱动与定位,结合双频激光干涉仪、可回收废气的空气静压导轨、精密滚珠丝杆以及伺服控制系统,研制了一套定位精度高、重复性好的快速精密定位系统.该系统以双频激光干涉仪为测长基准,实时反馈系统工作台位置信息;采用余气回收式空气静压导轨克服了传统气浮导轨余气对激光干涉测量光路系统的影响;在定位过程中引入PID运动控制技术,通过调节伺服控制器的PI参数使系统拥有快速平稳的响应特性.经实验测试,在500mm行程范围内,该系统的轴线双向定位精度可以达到0.266μm,重复定位精度可以达到0.173μm,具有较好地快速响应特性.应用所研制的精密定位系统对一维直线光栅样品进行了扫描,并与用Olympus共焦显微镜测得的数据进行了比对,表明系统具备良好的轴向定位能力.

为实现光学和机械测量中对大型被测件位姿的一维高精度测量和调整，发明研制了基于空气静压轴承技术的高精度大承载一维调整装置，并对该一维调整系统的调倾性能进行测定和研究。阐述了基于空气静压轴承技术的调倾工作台的构成及工作原理。利用三维空间坐标变换得到调倾操作的数学模型，并由此得出了驱动器位移与倾斜角度间的关系。采用光电自准直仪构建测量系统，得出基于空气静压轴承技术的大范围高精度工作台倾斜调整的分辨力。分析了测量系统的误差，给出调倾装置的性能评价。实验结果表明：在50 kg负载下，调倾操作的分辨力为1.2″，倾斜调整范围±1°。发明研制的系统满足光学和机械测量中对调整工作台的高精度、高分辨力、大调整范围、无摩擦、易驱动和高承载刚度等要求。