利用子孔径扫描拼接实现大口径光学元件表面疵病的高精度数字化评价,是ICF(Inertial Confinement Fusion)系统中光学元件检测的主要环节。为实现大口径光学元件表面疵病的高精度检测,本文分析了大口径光学元件表面疵病检测扫描拼接的各种误差,提出了相应的减小全孔径拼接误差的方法,成功地实现全孔径的正确拼接,从而为大口径光学元件表面疵病的正确评定打下坚实的基础。全孔径拼接错位的主要误差源有:扫描系统的定位误差、扫描系统XY导轨的垂直度误差以及CCD坐标与扫描轨迹坐标间存在夹角。针对这些误差,论文建立了误差分析的数学模型,从理论上计算了对称误差和非对称误差的累积误差的期望值,为进一步认识这些误差对全孔径拼接的影响奠定基础。本文重点分析了影响全孔径拼接最敏感的误差源——CCD坐标与扫描轨迹坐标间存在夹角,创新性地建立了计算两坐标系间夹角大小的数学模型,推导出计算两坐标系夹角的计算公式,提出一种全新的高精度测量两坐标系间夹角的方法,构建了高精度的CCD旋转系统,提出根据所测量的两坐标系夹角大小利用CCD旋转系统的调整,将两坐标系间夹角减小至最大容差以内,确保全孔径的正确拼接。根据定位误差的随机性、对称性的特点,本文提出通过沿扫描路径拼接以减小拼接误差。导轨的垂直度误差属系统误差,其在全孔径的拼接过程中体现出非对称性,要减小这种误差可以通过测量导轨垂直度,再利用软件补偿给予减小。编写了功能完善的大口径光学元件表面疵病自动检测程序。该程序包括:进行标准比对的定标采集模块、子孔径扫描采集模块以及CCD坐标与扫描轨迹坐标间夹角的自动调整模块。该程序的使用使系统能自动完成任意M×N子孔径的扫描,为实现大口径光学元件自动化检测奠定了基础。