本课题主要是对光学元件缺陷在线检测技术进行了研究,在调研了国内外对于光学系统中光学元件缺陷在线检测的研究现状以后,分析了检测系统的基本原理,根据望远镜光学系统的结构特性,提出了总体在线检测方案。本文的工作主要分为以下两个方面:(一)利用Zemax软件设计了一套用于望远镜中光学元件表面缺陷检测的变焦距成像系统。该成像系统采用机械变焦形式实现了90mm-540mm的6倍变焦功能,系统在各焦距处的MTF值在100 lp/mm均大于0.3,检测物方分辨率优于0.055mm,系统在不同焦距处弥散斑半径均方根值均控制在艾里斑半径范围内。并对系统环境适应性进行分析,分析了工作温度范围为-10℃-40℃时对系统成像质量的影响,结果显示环境温度的变化会使检测系统的成像质量下降,采取了温度补偿措施对系统温度变化引起的成像质量变化进行补偿。补偿后的系统成像质量良好,满足实际需求。(二)针对位于成像系统景深范围内的光学元件缺陷无法区分的问题,提出了一种利用相机阵列对多个光学元件进行在线检测的方法。首先,采用几何光学的理论分析了相机阵列的成像模型,推导了检测系统深度分辨率和空间分辨率的表达式。接着,我们利用MATLAB模拟了相机阵列的成像过程和数字重聚焦过程。最后,进行了验证性实验,图像通过图像处理以后获得缺陷的几何特征信息,并与离线检测实验结果对比。结果表明:相对于离线检测,数字重聚焦在线检测到缺陷点长度的平均相对误差为14.48%,宽度的平均相对误差为25.01%。基于相机阵列的光学组件缺陷在线检测技术能够同时对位于景深范围内的光学组件进行在线检测,验证了该研究结果在实际工程应用中的有效性,我们所提出的方法在大型光学系统在线检测领域有着一定的应用前景。