为了解决三维测量仪器的小型化问题,设计了一种数字投影结构光三维测量仪光路结构,并用Zemax软件进行了性能优化。该结构分为投影光路和照相光路,投影镜头采用反远距结构,由5片透镜组成,全视场调制传递函数大于0.35。照相镜头采用双高斯结构,由6片透镜组成,全视场调制传递函数大于0.12。两镜头口径均小于14 mm,长度小于40 mm,像面照度均大于90%,可以对80~120 mm远的物体进行测量。投影图像像素密度为1 028×768,相机拍摄图像像素密度为1 280×960,在工作距离100 mm处可以测量28 mm×21 mm的表面。镜头全部采用球面透镜。该结构具有测量精度高、成本低、加工容易、体积小等优点。

二维太赫兹探测成像适用于以太赫兹波作为探测波的安全检查和质量控制等方面。为实现大视场的二维太赫兹探测成像光学系统设计, 根据匹兹万条件, 分析了光学三反系统面型, 并提出了一种反远距离轴三反结构, 设计了视场角为20°×20°, 焦距为70 mm, F数为3.5的离轴三反光学系统。设计结果表明, 该光学系统调制传递函数接近衍射极限, 各个视场的点列图均方根半径均远小于艾里斑半径, 具有良好的成像质量, 满足设计要求。

为满足空间遥感的迫切需求，设计了星载低畸变超广角气溶胶探测仪系统.系统中多光谱成像仪的光谱范围为0.860～0.965 μm，全视场角为94°，相对孔径为1∶4,采用反远距结构，系统后工作距离为42 mm.根据反远距结构的像差特点，提出了合理选用易于加工的二次曲面校正畸变，并利用光阑像差产生的有效像差渐晕改善像面照度分布设计方法.运用光学设计软件CODE V和ZEMAX对气溶胶探测仪光学系统进行了光线追迹和优化并对设计结果进行了分析.结果表明,最大畸变为－1.6%，像面上边缘视场的照度大于中心视场照度的46%，光学系统在奈奎斯特频率38.5 lp/mm处的光学传递函数均达到0.59以上，完全满足设计指标要求;体积小，适合空间遥感应用；同时证明了设计方法是可行的.

为了满足短焦投影市场的需求，利用ZEMAX光学软件开发设计出了一款适用于0.8英寸单片数字光处理投影机的短焦数字投影镜头.该镜头总长172.6 mm，全口径70 mm，采用反远距结构，由6组7片透镜组成，其中包括6片玻璃透镜和1片塑料透镜（两个偶次非球面）.镜头全视场达到80°，相对孔径为1/2.1，反远比（工作距离/焦距）为3.17∶1，投射比达到0.76∶1，在空间频率极限37 lp/mm处，0.707以内视场的调制传递函数值均大于0.6，垂轴色差小于3.5 μm，在0.5像素尺寸之内，全视场畸变低于1.1%.该镜头具有结构简单、体形小、易加工、成本低等优点.

为了满足航天器对轻小、价廉，性能可靠的自主导航系统的要求，设计了广角静态红外地平仪系统。该系统选择辐射稳定的14~16.25 μm作为工作波段，并设定全视场角为136°，F数为0.61；采用反远距结构，使系统后工作距达到15 mm;利用f-θ镜头设计原理，并合理地选用非球面对广角系统进行优化设计,使系统的线性特性的相对误差<0.5%；在空间频率为15 lp/mm处，系统的调制传递函数＞0.6，接近衍射极限；在半径为20 μm的圆内，系统径向能量>85%。另外，采用了像方远心光路，提高了像面的照度均匀性，实现了整个像面照度均匀性>99%。设计结果表明，该镜头结构简单、体积小、后工作距大，很好地解决了广角镜头轴外像差平衡问题，实现了地平仪系统的高精度设计。

为了满足67英寸大屏幕LCOS背投电视的需要，设计了一款广角投影物镜.此广角投影镜头采用远心反远距结构，通过合理选用非球面和光学材料，设计的镜头具有视场大、投影距离短、工作距离长、相对孔径大、无渐晕、辐照度均匀等优点.在LCOS芯片奈奎斯特空间频率处的调制传递函数值高于0.5，色差仅约1/4像元，畸变低于5‰.