大口径高斜率动态范围光学元件在光学系统中具有改善成像品质、减少光能损失等优点,因此被广泛应用于光学成像等领域。但是此类光学元件曲面特征复杂、斜率范围较大,因而对其加工制造及检测技术均提出了更高的要求。系统简单、操作方便、动态测量范围大及检测精度高的光学偏折术则可以很好地满足检测需求。本文基于光学偏折术对大口径高斜率动态范围光学元件的检测进行了研究,分析论证子孔径拼接技术在光学偏折术面形检测的应用。提出一种基于光学偏折术的子孔径拼接测量技术。可以实现对大口径高斜率动态范围光学元件全口径、较高精度的面形检测。主要的研究内容为:阐述了光学偏折面形检测系统与子孔径拼接方法的相关原理,深入分析了子孔径拼接技术在光学偏折系统应用的可能性,并提出一种基于光学偏折技术的子孔径拼接测量方法。采用了基于相机视场范围与被测面曲面特征的子孔径划分方法,以及提出了基于加权融合算法的子孔径拼接测量方法。针对系统标定及系统结构参数对面形检测精度的影响,对系统中的相关器件进行了标定与校正工作,主要有相机标定与畸变校正、投影屏的形状位置与光波长标定及其不同亮度下投影屏灰度响应的非线性校正工作等。通过建立系统仿真模型,并利用均值计算法与本文提出的加权融合算法仿真实现非球面的子孔径拼接检测,并与系统仿真得到的全口径真实面形进行对比。其中,加权融合算法拼接测量结果误差的RMS值为0.0957μm,验证了本文提出算法的优越性与可行性。搭建光学偏折系统平台,并对内外口径分别为30 mm与58 mm、高度为28mm的反光灯罩进行子孔径拼接测量,利用本文提出的基于加权融合的子孔径拼接测量方法实现全口径的拼接测量,并与基于均值计算的拼接测量结果及激光扫描仪全口径测量结果进行对比。本文所提方法获得的拼接面形较为连续光滑,且与激光扫描仪测量面形具有较好的一致性。