在现代光学产品中,非球面光学元件具有改善系统像质、扩大视场、减少光学零件数量、减轻系统体积和重量等优点,使其得到越来越广泛的应用。由于非球面与球面相比的复杂性及多样性,它的设计、加工都需要先进的检测技术作为前提。特别的,由于凸非球面对光线进行发散的特点,使其面形检测的方法须采取不同于球面检测和凹非球面检测的特殊方法。本论文基于部分补偿法和数字莫尔移相干涉技术的非球面面形测量原理,围绕用于凸非球面面形检测的部分补偿器设计问题,进行了以下四方面的研究。第一,对于相对孔径较小的凸非球面,设计单透镜部分补偿器。给出了单透镜部分补偿检测系统的结构、设计步骤、优化方法及部分补偿后的结果。第二,采用斜率非球面度的定义和计算方法,研究了斜率非球面度与二次非球面各参数间的关系,进而讨论了部分补偿器的补偿能力,证明了部分补偿器具有较大的补偿检测范围。第三,对于相对孔径较大的凸非球面,设计了一种新结构的部分补偿器,即折反式部分补偿器。给出了折反式部分补偿检测系统的结构、设计步骤、优化方法及部分补偿后的结果。通过对同一凸非球面设计传统的零补偿器,比较并证明了折反式部分补偿器结构更加简单。第四,为验证本文部分补偿器设计的合理性,结合部分补偿法及数字莫尔移相技术的测量原理,模拟凸非球面检测实验,对整个测量过程进行仿真分析,给出被测凸非球面面形误差的基本求解过程及结果。本文对于凸非球面面形检测进行了研究,其中部分补偿器的设计是本论文的关键技术。本文所设计的部分补偿器具有结构简单、补偿检测范围大的优势,在实际凸非球面面形检测的应用中可以减小设计和加工难度,降低成本。