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本发明属于光学设计领域，为解决现有离轴头戴显示光学系统设计方法不能直接设计全视场全孔径自由曲面反射镜的问题，提出一种离轴头戴显示光学系统中自由曲面反射镜的设计方法，通过建立相邻两个采样视场之间的迭代关系，并根据马吕斯定律在全视场和全孔径下计算未知自由曲面的特征数据点，将求得的特征数据点拟合得到自由曲面对应的表达式；将计算得到的自由曲面作为初始结构，利用评价函数对拟合的多项式系数进行优化，确定最优拟合系数，得到离轴头戴显示光学系统最终结构。本方案能够在全视场和全孔径下直接计算离轴头戴显示光学系统的自由曲面反射镜，不需要计算法向量，简化了计算流程，计算效率高。

本发明公开了基于散射聚焦实现多偏振态光场于异位点聚焦的光学系统，包括激光器，用于发射激光并入射4f系统；所述4f系统，用于将两束正交圆偏振光叠加生成矢量光场，包含能够对光场相位进行调制的空间光调制器，第一傅里叶透镜，第二傅里叶透镜，双孔滤波器，双胶合波片和一块朗奇光栅；依次排列顺序为空间光调制器，第一傅里叶透镜，双孔滤波器，双胶合波片，第二傅里叶透镜，朗奇光栅，双孔滤波器紧贴双胶合波片，除此之外各元件间距离均为傅里叶透镜焦距f；通过对介质后散斑内不同偏振态分量的提取计算对应的矢量传输矩阵，并利用不同分量的矢量传输矩阵实现经过散射介质后的不同偏振态多点同时聚焦，且能够实现聚焦位置的任意调控。

本发明公开了一种用于三维焊缝跟踪的光学系统及方法，所述系统包括圆形弧光导入系统、隔光系统、光路校准系统和视觉采集处理系统；圆形弧光导入系统，包括凹透镜、凸透镜、锥形导光筒和金属反射面，用于投射圆形平行束弧光到焊件焊缝上；隔光系统，包括隔光罩、隔光阻燃布帘和磁条，用于隔离弧光；光路校准系统，包括电机、锥齿轮、滑动齿条、圆柱齿轮、转动轴和固定座，用于对工业相机和锥形导光筒的角度进行校准，保证投射到焊缝上的圆形平行束弧光处在工业相机所采集图像的正中位置；视觉采集处理系统，由工业相机和嵌入式图像处理器组成；用于采集图像，将采集到的圆形平行束弧光畸变图像进行处理。

一种便携式立体成像眼底相机光学系统，包括网膜物镜、场镜、半反半透镜、前置物镜、成像物镜、成像芯片和照明装置；网膜物镜、场镜、前置物镜均与主光轴垂直，半反半透镜与主光轴之间的夹角为30-60°，主光线在场镜后表面被分成两对称倾斜子光路A1和A2，两倾斜子光路A1和A2之间的夹角a为11°，一个成像物镜和一个成像芯片构成一个成像组，最上方的成像组中的成像物镜、成像芯片依次设置在第一子光轴A1上，最下方的成像组中的成像物镜、成像芯片依次设置在第二子光轴A2上，照明装置的输出光路与半反半透镜之间的夹角为45°。本发明解决了现有的单目眼底相机无法在同一时刻获取一组图像的问题，并实现眼底相机的小型化与便携。

本发明的用于角速度测量的光学系统，包括激光光源、第一分光棱镜、偏振分束镜、第二分光棱镜、螺旋相位片和四分之一波片，经第一分光棱镜后的透射光和反射光分别形成信号光和参考光；螺旋相位片将信号光转化为涡旋光，偏振分束镜完全透射的参考光与偏振分束镜完全反射的涡旋信号光汇成一路光束，汇成一路光束的信号光与参考光经第二偏振片后偏振方向相同，并发生光外差干涉。本发明的用于角速度测量的光学系统，通过转动第一半波片，可对透过第二半波片之后的信号光与透过第一偏振片之后的参考光的光强比进行调节，以使汇成一束的涡旋信号光与参考光的光强比相等，此时干涉衬比度最大，光电探测器所检测到的差分电信号信噪比最高。