三百多年前，自牛顿第一次使用抛物面反射镜取代不能消色差的透镜开始，非球面已经越来越广泛地应用于各种光学系统中。非球面相比球面可以大幅度提高光学系统的性能，包括增强成像质量、使系统小型化、轻量化，随着空间探测技术、先进光学仪器的发展，人们对非球面元件的口径要求越来越大，精度要求也越来越高。然而长期以来，非球面的应用一直受到光学加工和检测技术的限制。尽管目前加工工艺发展迅速，但检测水平却相对滞后，总体上无法满足应用要求。非球面的检测方法虽然己经很多，但都存在着各自不同的局限性。本文针对凸非球面高精度测量的难题，探讨了双计算全息(CGH)检测凸非球面的方法，主要进行了以下几个方面的研究：1、介绍了一般凸非球面检测方法，归纳了前人利用计算全息检测非球面的设计思想和发展过程，为后续的研究方法奠定了基础；2、进行了双CGH检测凸非球面原理性分析，确定了系统的总体设计思路和各光学元部件的设计原则，并针对一实际的凸双曲面，在Zemax软件中设计并优化出检测系统。另外，探讨了该方法用于自由曲面的检测。3、运用误差理论详细进行了实例检测系统的系统误差分析，分析了光路中各部件的加工及装调误差对检测结果的影响，实际测量时，需控制这些误差量，提高检测精度。4、基于频率相近的圆光栅干涉产生莫尔条纹的原理，提出在主全息的外围刻制四组圆光栅付以实现实例系统中两CGH元件高精度对准。阐述了莫尔条纹产生机理，进行了理论模拟，并通过实验证实了该方案的可行性。