本文主要研究圆柱度误差干涉拼接测量及其相关技术。本文选择计算全息片(Computer Generated Hologram, CGH)作为柱面波转换器,构建了基于CGH的柱面干涉拼接测量系统。为了利用该测量系统实现大孔径柱面镜、360度圆柱体的面形轮廓误差的测量,并且获得高精度、高分辨率的测量结果,本文对相关技术进行了深入研究,并依此提出了以下新技术：(1)柱面零位干涉测量中的失调像差分离技术该技术首先对柱面干涉测量中可能存在的失调误差进行分析,然后利用一阶近似原理,推导出一数学模型,用于描述失调像差和失调误差之间的关系。利用这一数学模型,可通过最小二乘的方法拟合柱面干涉测量数据,获得被测柱面可能存在的失调像差。以此为基础,从测量结果中减去失调像差,即可获得被测柱面的真实面形误差分布。与现有的方法比较,所提方法既能去除柱面干涉检测中的失调像差,也能估算出被测柱面偏离零位位置的失调量。(2)非零条纹下的高阶失调像差补偿技术当被测柱面面形轮廓起伏比较大,或者被测柱面的失调误差量比较大时,干涉测量柱面将会获得非零条纹图,这会导致测量结果含有由于失调误差引起的高阶像差(如慧差、球差)。本文采用正交Legendre多项式对高阶失调像差的来源及类型进行分析,根据分析结果,提出计算高阶失调像差的数学模型。随后,为了获取这一模型的系数,本文进一步提出了基于波前差的标定方法,利用标定系数,可以确定并分离柱面干涉测量中的高阶失调像差。与仅消除低阶失调像差比较,本文所提方法能够将高阶失调像差对测量结果的影响降低至少一倍,为获得高精度的结果提供保证。(3)大孔径角柱面镜的干涉拼接测量方法拼接干涉测量术由于能够拓宽商用干涉仪的测量范围,受到越来越多人的关注。然而,与平面、球面及非球面干涉测量比较,柱面干涉检测中的失调像差更复杂,因此,现有的拼接干涉算法不能用于测量大孔径角的柱面镜。本文提出一种适用于检测大孔径角柱面镜的干涉拼接算法,这种算法利用五个像差(即常数、倾斜、俯仰、离焦、扭转)描述柱面干涉测量中可能存在的失调像差,并以此为基础建立柱面拼接模型。通过这个拼接模型,可以根据重叠区的信息计算出相邻子孔径间的相对失调像差。随后,根据所求得相对失调像差,对每个子孔径数据进行像差补偿即可获得被测柱面的全口径面形分布。(4)360度圆柱体的干涉拼接测量方法受CGH的F/数限制,高精度圆柱体的360度面形轮廓误差不能够通过一次测量获取。为此,本文提出了一种用于测量圆柱体的360度轮廓误差的干涉拼接算法,这种算法通过干涉测量系统对360度圆柱体面形分块采集一系列子孔径面形,相邻子孔径间具有局部重叠区域,随后定义一个全局坐标,将子孔径的局部坐标数据变换到全局坐标,并借助圆柱坐标系下的坐标变换方法计算出相邻子孔径间的相对位置参数。根据所求的参数,能够将多孔径测量数据拼接获得360度面形轮廓误差。上述这些技术为实现圆柱度误差干涉拼接测量提供了支持,有利于拓宽干涉拼接测量的应用范围,获得高精度、高分辨率的结果。实验表明,利用本文所构建的柱面干涉拼接测量系统,在上述新技术的支持下,可以实现大孔径角柱面镜的面形轮廓误差、高精度圆柱体的360度轮廓误差的测量,并获取圆柱度误差。与现有的技术相比,所用测量方法具有非接触性,能够提供高精度、高分辨率的测量结果。