Формирование оптико-физического направления исследований началось в ИКИ РАН в 1966 году с приходом в институт большой группы специалистов из МИГАИК во главе с д.т.н., профессором Б.Н. Родионовым. В составе группы были люди с большим опытом практической и преподавательской работы в области аэрофотосъемки и картографии. Они составили костяк вновь образованного отдела «Космографии и иконометрии». В перспективные планы работы отдела входила съемка и картографирование Луны, планет и малых тел Солнечной системы. Основным инструментом для съемки космических объектов в то время считался фотоаппарат. Было, однако, и понимание того, что век фотографической техники подходит к концу. В связи с этим в 1969 году в отделе была создана лаборатория оптико-электронных приборов. Примерно в это же время в Государственном комитете по науке и технике (ГКНТ) началась подготовка Постановления ЦК КПСС и Совета министров СССР о развертывании в стране работ по исследованию Земли из космоса. Сотрудники отдела приняли активное участие в подготовке этого Постановления, следы которого видны и сегодня. После выхода постановления в 1972 году отдел «Космографии и иконометрии» получил новое название: отдел «Исследований Земли из космоса».
В период с 1966 по 1980 годы отделом были организованы и проведены 5 космических экспериментов, введен в эксплуатацию самолет лаборатория для моделирования космических съемок земной поверхности и разработаны технологии для ввода изображений в ЭВМ. Полученные в ходе космических и самолетных экспериментов материалы многозональных съемок передавались в научные и отраслевые организации. Все работы этого периода можно охарактеризовать как научно-методические, направленные на создание образцов космической информации о земной поверхности и на расширение круга участников ее применения. В этот же период отдел осваивает новый матричный приемник излучения ПЗС матрицы, которые вскоре становятся основой всех перспективных съемочных систем.
Несмотря на большие успехи, достигнутые в исследованиях Земли из космоса, 1980 год стал переломным в жизни отдела. Начинался проект «Вега» - полет к Венере с гравитационным маневром в ее окрестностях с тем, чтобы затем КА мог провести рандеву с кометой Галлея. Директор института академик Р.З. Сагдеев решил поручить отделу разработку оптико-электронной системы для съемки ядра кометы. С этого момента, и до конца 80-х годов, продолжая эксплуатацию самолета-лаборатории и обработку полученных в ходе экспериментов материалов, отдел переключил все основные силы на планетные исследования. Разработки оптико-электронных систем для съемки ядра кометы Галлея, спутника Марса Фобоса, а также на разработку звездных датчиков ориентации, концепция которых созрела в отделе в 70-ые годы. В соответствии с установлениями того времени все три работы шли с привлечением широкой международной кооперации. Все три разработки завершились успешно. В проекте «Вега» в 1986 году выполнена съемка ядра кометы. В проекте «Фобос» в 1988 году, незадолго до гибели аппарата, получены снимки Фобоса. На борту пилотируемой орбитальной станции «Мир» в 1989 году установлены звездные датчики ориентации. Все съемочные системы и звездные датчики построены на основе ПЗС матриц отечественного производства. Работы отдела перестают соответствовать его названию. В конце этого периода оно заменяется на более нейтральное: «Отдел оптико-физических исследований».
В 90-ые годы в деятельности отдела начинает проявляться приборостроительный уклон с ориентацией на внутреннюю кооперацию. В середине 90-х годов аварией завершается проект «Марс-96». Его съемочный комплекс делается в международной кооперацией, но управляющая им многопроцессорная вычислительная система и навигационная камера разрабатываются самостоятельно. В это время в промышленности возникает острая потребность в звездных датчиках ориентации и РКК «Энергия» заказывает эти приборы в ИКИ РАН для МКС и для геостационарных связных КА серии «Ямал». После чего заказы на звездные и солнечные датчики ориентации со стороны отечественной космической промышленности не иссякают до сих пор. Сфера их применения постоянно расширяются. Звездные датчики уже применяются на некоторых типах разгонных блоков. Идут эксперименты по их применению в авиации. Вполне возможно, что со временем звездный датчик окажется главным элементом современного оптико-электронного секстанта.
В 2000-х годах не уходит с повестки дня планетная тематика. Готовится проект «Фобос-Грунт». В его составе 13 оптико-электронных приборов, среди которых звездные и солнечные датчики, съемочные камеры и вычислительные устройства. Все приборы разработаны ИКИ РАН и изготовлены с привлечением внутренней кооперации. К сожалению, КА терпит аварию уже в первые дни полета.
В это же время отдел пробует свои силы и в области ДЗЗ, ситуация в которой с 70-х годов изменилась до неузнаваемости. С 2006 года звездные датчики начинают эксплуатироваться на КА ЦСКБ «Прогресс»: Ресурс-ДК, Ресурс-П, Аист. С 2009 года на КА серии «Метеор» начинают эксплуатироваться звездные датчики ориентации и комплекс многозональной спутниковой съемки КМСС. На последующих КА этой серии эксплуатируются модернизированная съемочная система КМСС-М. Не исключено, что следующая модернизация КМСС приведет к значительному повышению ее разрешающей способности.
Среди новых перспективных разработок стоит выделить две, которые могут представлять интерес для ДЗЗ: мониторинговая съемочная система «Горизонт» и оптико-электронная система припланетной навигации. «Горизонт» сочетает электромеханический механизм санирования с камерой среднего разрешения на основе крупноформатной КМОП матрицы. Сочетание этих устройств позволяет выполнять съемку земной поверхности в нескольких зонах спектра со средним разрешением в угле до 90°. Вторая система предназначена для оптической навигации в окололунном пространстве с целью приведения спускаемого аппарата к месту посадки. Работа системы основана на распознавании контрольных точек лунной поверхности. Система находится в стадии изготовления квалификационных образцов. Для ее отработки создан специальный стенд, моделирующий условия подлета к планете. Очень вероятно, что эта разрабатываемая для планетных исследований технология, скоро придет на околоземные КА для ДЗЗ и будет использоваться для высокоточной координатной привязки снимков на борту КА.
Интересны некоторые следы разработок, выполнявшихся в 70-х годах прошлого века, и используемые до сих пор. Алгоритм первичной обработки изображений звездного неба, отработанный в то далекое время для ввода снимков в ЭВМ БЭСМ-4, в 90-ые годы был реализован в Зеленоградском центре микроэлектроники в виде микросхем. 22 года назад ни были установлены в звездные датчики, предназначенные для МКС. Приборы продолжают работать и сегодня.
Сканирующие устройства современных съемочных систем, прекрасно работающие на геостационарных КА «Электро» и «Арктика», сделаны в СКБ ИКИ РАН под руководством тех же специалистов, что разрабатывали сканирующее устройство для прибора «Фрагмент-2», выведенного в космос в 1980 году в составе КА «Метеор-природа» № 3.