同轴四反式光学系统的研制可采用非球面主镜和四镜一体化成型制造法，该方法极大地降低了系统零件复杂度，同时减轻了整机质量，提高了装机效率，但对后期光学系统装调的自由度产生了约束，因此，在镜面制造过程中，两者的光轴一致性需要精确测量及控制。在现有干涉测量法的基础上，提出了一种检测两面共体非球面镜光轴一致性的方法。在干涉检测光路中，两个非球面表面的光轴通过精密调整和严格标定后分别引出到两个计算全息片(CGH)补偿器上，CGH经过设计后，其特定区域可发出平行光，经另一片CGH反射后在干涉仪中形成表征两片CGH夹角的干涉条纹，解算干涉条纹的波前倾斜可得出两非球面的光轴偏差，对一两面共体待测非球面光学零件进行了CGH设计和检测光路的误差分析，显示测试精度可以达到1″。设计投产了CGH补偿器，搭建干涉检测光路，完成了光轴一致性的测量，数据处理解析出的波前倾斜为（1.544λ，0.441λ），计算出光轴夹角为(0.007 0°, 0.002 0°)，使用经纬仪复测的两片CGH的夹角为(0.007 1°, 0.001 9°)。使用轮廓仪法对干涉测量法结果进行了比对验证，分别扫描主镜和四镜的面形轮廓，统一坐标系后，主镜和四镜的光轴夹角为(0.007 1°, 0.002 0°)，三者显示出较高的一致性。该方法具有直观性强、检测精度高的优点。

为了实现对远处目标的瞄准、识别与跟踪，光电跟踪系统往往需要其光学系统可连续变焦，并且具有大变倍比、宽波段、光轴一致性高等特性。详细阐述了连续变焦光学系统的基本构造形式、初始结构参数估算等，并在确定了相关技术参数的基础上，设计了一种变倍比为40^×的宽波段连续变焦光学系统。设计的连续变焦光学系统全部使用球面镜，易于加工，成像质量较好，各视场MTF值在150 lp/mm处均大于0.2，并且凸轮曲线平滑，无拐点，杂散光控制较好，对系统影响很小。最后通过外景试验测试，该系统光轴一致性小于0.1 mrad，系统的各项性能指标都可满足设备的使用要求，为光电跟踪系统的工程化提供了参考价值。

某传感器侧挂结构形式的光电装置光轴一致性指标超差。通过对光电装置的光具座、传感器罩等相关零件的结构进行分析，对光具座、传感器罩的相互配合面和光具座的传感器安装面的平面度进行改进设计，提高精度，并适当增加其壁厚；着重对改进前后的光具座进行了模态分析。通过搭建试验装置对改进后的光电装置进行试验测试，对试验测试数据进行分析。试验结果表明，改进措施对提高光电装置光轴一致性有效。

光电校靶采用捷联惯导系统，需将惯导轴线用光电自准直系统表征捷联，用于对设备轴线的测量。光电自准直系统所表征的轴线与惯导轴线的一致性是影响校靶精度的重要因素，为提高光电校靶系统测量精度和效率，提出了一种惯导轴线的光电表征和校准方法。该方法是在分析测量结果偏差与一致性关系的基础上，采用实验数据拟合的方式得到自准直系统光轴与惯导轴之间的角度偏差值，用于系统修正，从而实现高精度校准。通过试验，将传统光机校正法和光电校准法结合使用，可大幅度提高系统校正效率，同时得到惯导与光轴一致性精度在15″以内。试验结果表明，与传统光学平晶引出的光机校正法相比，该方法的表征准确度和校准精度更高，适用于高精度惯性测量系统。