随着空间光学技术的不断发展,光学系统的口径越来越大,随之要求光学元件的口径亦越来越大,传统的光学检测手段在检测大口径光学平面,大口径凸球面及凸非球面等光学元件时,通常需要比检测元件口径更大的光学参考镜或光学辅助元件,例如补偿器,CGH(计算全息图)等。然而这些大口径光学参考镜及辅助元件不仅加工难度高,而且加工周期长,生产成本大,同时其会引入一定的加工误差与装调误差。子孔径拼接作为一种有效的光学检测手段,拓宽了干涉仪检测的动态范围,同时无需其它辅助元件即可实现对大口径平面、球面、非球面的面形测量,在提高了检测分辨率的同时,亦降低了成本,缩短了工期。本文主要对子孔径拼接检测算法进行了理论研究,同时结合工程实例对算法精度进行了实验验证,论文的研究内容包括以下四个部分:1,结合最大似然估计与正交化Zernike多项式拟合理论,针对大口径光学平面镜检测中参考镜面形误差不能被忽略的问题,建立了非理想标准镜检测光学平面的算法模型,该算法可以在检测中同时计算出被检测镜与参考镜的面形,并结合TMT项目(thirty-meter telescope program)对该算法进行了仿真分析,验证了算法检测精度与可靠性。2,分析了圆形子孔径拼接检测光学球面中子孔径规划,投影畸变校正等问题,同时提出了一套合理的数学模型,在给定球面口径与曲率半径的前提下,可以自动实现对检测子孔径的规划,畸变校正与拼接测量,同时结合工程实例对该模型的有效性进行了实验验证。3,对圆形子孔径非零位拼接检测非球面镜进行了理论研究,包括子孔径检测最接近球面半径求解;子孔径规划;子孔径检测非共路误差求解;子孔径检测投影畸变校正等问题。同时结合三角剖分理论与最小二乘拟合理论提出了一套算法模型,并结合工程实例,对该算法模型的检测精度进行了实验验证。4,将子孔径拼接与补偿器或CGH补偿等补偿技术相结合,针对混合补偿检测建立了一套混合补偿拼接检测模型,并结合工程实例对该模型的有效性进行了实验研究。同时提出了一套加工与检测坐标对准模型,基于该模型可以实现对光学元件加工与检测交替迭代的过程,并基于工程实例对该模型的有效性进行了实验验证。