为了满足人类对宇宙逐步增加的好奇心和探索能力,望远镜的成像质量和分辨率也日渐提高。随着望远镜口径的增大,为了更好地适应大口径大视场望远镜的成像要求,需要在相机的焦平面上需要拼接多个CCD,使CCD的面积覆盖望远镜的全视场满足成像要求,成为了大口径大视场光电望远镜相机设计的重点。大口径意味着光学系统的景深小,大视场意味着相机靶面的面积要大,这些设计要求都是提高系统的成像能力的重要指标。总结归纳本文所要解决完成的重点问题,针对设计要求进行主要研究内容如下。总结归纳当前国内外大口径大视场光电望远镜采用的靶面平面度测量方法的最新研究进展,并且从靶面拼接特点、测量方法以及测量设备等角度对比了几种应用较广的靶面平面度测量方法;随后明确本论文对于拼接探测器平面度的精度要求,结合前期的对比总结,提出了针对本论文所需精度要求的拼接靶面平面度测量方法。根据拼接靶面平面度测量方法,选定高精度的测量仪器;从成本、测量精度和分析系统的角度考虑,决定采用彩色激光共焦测量仪,配合高精度龙门平台和操作系统,搭建了一套更方便快捷、测量稳定性更高的光学测量系统;并且设立了只针对本论文所需的平面度结果评价标准,从而评价使用该测量方法得到的测量结果是否满足光学系统的成像要求。描述了拼接探测器的设计和集成过程,得到了基于国家标准的约束靶面拼接技术的指标,围绕设计标准和测量标准,对拼接探测器的组件进行结构设计,包括拼接样机设计的模拟图,设计安装方法,装配模拟图等;对于相机内杜瓦瓶的窗口设计,温度控制,真空密封以及真空贯穿进行了探讨,确保结构满足设计标准并且能够为拼接靶面的平面度测量提供实验基础。分析计算测量过程中的误差和不确定度;根据蒙特卡罗法评定模型,选择了最小条件误差评定数学模型,得到了平面度误差在最小二乘法模型下的计算方法;讨论了实验中可能产生的系统误差和随机误差,并给出相应的误差补偿方法;根据GUM的不确定度模型,分析测量不确定度的来源,得到了合成的平面度不确定度公式,并计算了各项不确定输入量的传递系数。进行了系统测量精度验证试验。在同一测量环境下,针对同一测量目标,选用干涉仪的测量结果作为对比参考,用于检验该光学测量系统的正确性;随后利用拼接探测器模型来完善整个拼接装调流程,该流程可用于后期使用真正探测器时的检验和装调;最后测量了常温下和真空冷却环境下的CCD,需要透过窗口,对于仪器要求有一定的测量距离,并且要保证测量方法和测量结果不能受到窗口和测量距离的影响;对测量结果进行误差分析,用MATLAB对测量结果进行了数据处理,得到了CCD平面的拟合方程以及面形特征,用设立的平面度结果评价标准进行评定,从而确定所得测量结果是否满足要求。本文提出的测量方法不仅可以满足平面度高精度非接触测量的要求,对地基大口径大视场望远镜探测器平面度的测量具有明显的优势,并且为地基大口径大视场光电望远镜焦平面拼接探测器的平面度测量提供一定的经验参考。