本文针对激光超声检测中双波混合干涉仪用于单点探测的望远镜镜头和全场成像的变焦距镜头进行了优化设计，设定两组镜头相对孔径分别是1∶5和1∶10，镜头总长度在200mm以内，镜片选用常见的玻璃类型，并且没有过于复杂的外形结构，性能指标满足超声探测的使用要求，结构参数满足生产加工的要求。　　着重介绍了基于光折变晶体的双波混合干涉测量法的原理，建立了双波混合干涉仪中的现有望远镜镜头在不同样品表面粗糙度下收集的光通量大小的实验，并给出了不同调焦深度下收集光通量的变化曲线，确定了该镜头可以接受的离焦范围。　　单点探测用镜头采用内调焦望远镜结构，旨在提高它的调焦稳定性和数值孔径，进而提高对粗糙表面的光学收集量。用Matlab编程给出各个组分初始焦距值范围，然后选型组合优化，评价函数显示镜头像质已经接近衍射极限，用该镜头理论模拟在不同弥散斑大小下对光滑平面收集的光通量大小，结果显示离焦越远，光强越弱，这和上述对粗糙表面光通量收集实验的结果相一致。可以认为对任何表面类型，光斑越集中，收集的光通量越多。　　详述了基于光折变晶体的全息成像技术以及在表面波可视化中的应用，着重介绍了表面波频闪观测的全场成像实验原理，对应用于表面波全场成像中的CCD变焦距相机进行优化设计，焦距30-300mm。根据变焦距光学系统的微分方程，借助Matlab编程给出初始焦距和移动距离，参考文献中的结构形式，选型后组合优化。对需要放大的高质量照相物镜来说，其弥散斑直径要小于0.01mm～0.03mm，畸变小于2％～3％，我们设计的镜头已经满足上述要求，并且像质接近衍射分辨极限。最后，对镜头进行装配公差分析后绘制了光学零件图。