仿生学的研究起源于20世纪中期,而关于视觉仿生技术的研究则更是仿生学研究中的新贵。本文根据视觉仿生技术在多领域的成功应用,对几种视觉仿生光学系统进行了研究。论文首先介绍了视觉仿生技术的概念,总结归纳了包括昆虫复眼、鸟眼以及其他多种视觉仿生技术的技术原理和研究现状。本文主要从仿昆虫视觉光学系统和仿鸟类视觉光学系统方向出发。首先阐述了昆虫复眼的生理结构和光学特性,对激光雷达的发展和应用进行了综述。设计了两套激光雷达接收光学系统,对比得出了激光接收系统存在的问题,之后设计了一套应用于凝视型激光雷达系统的仿昆虫复眼的小眼激光接收系统,然后对小眼接收系统进行了2×2阵列拼接,拼接成了一套仿复眼激光雷达接收光学系统。改善了激光雷达接收光学系统视场小和体积大的问题,对激光雷达的进一步研究有着重要的意义。其次本文阐述了隼科鸟类——矛隼眼睛的生理结构、视觉特性和光学特性。通过引入液晶空间光调制器,设计一套鸟眼视觉仿生的光学系统,实现了模拟矛隼眼睛的双中央凹高分辨率成像,其余视场低分辨率成像的特点,并计算了所设计的光学系统的衍射效率。除此之外,本文通过研究得到了矛隼视觉的光学相关参数,为了模拟矛隼单目的正中央凹和侧中央凹高分辨率成像的功能,设计一套在光学性能上与矛隼视觉功能匹配的双光路光学系统。最后本文通过对矛隼双目视觉感知深度方面的研究,基于其双目视觉深度感知的作用,设计并搭建了矛隼双目视觉深度感知实验系统,对外场空间目标进行测距实验,并分析了实验结果。本文通过特性研究、理论分析和大量的设计计算,得出了仿昆虫复眼和仿隼科鸟类视觉的光学系统的模型。所做的工作为视觉仿生光学系统的进一步研究提供了支持。