利用计算全息图（CGH）能够实现对非球面面形的高精度检测。为了提高CGH的编码效率，提出一种以圆弧为基元对刻线条纹进行分段描述的编码方法，该方法将编码过程分为二值化编码和曲线描述两个步骤。二值化编码采用牛顿迭代法将相位等高分界线离散化；曲线描述结合二分法及残余误差均方根最小准则，利用圆弧对条纹离散点进行编码计算，从而得到刻线条纹。针对一离轴非球面，进行了CGH的设计、编码与制作，在编码精度优于λ/1000的前提下，运算时间仅需3 h，编码文件仅为39 MB，刻蚀时长仅需40 min，证明所提方法相对于传统编码方法能够大幅度提高编码效率，且误差分析表明CGH的波前root-sum square（RSS）误差仅为0.00255λ，证明所提编码方法高效可行。

在非球面零位干涉检测中，待测面检测误差分布与实际误差分布间存在干涉投影畸变。针对目前投影畸变校正方法计算复杂、通用性差等问题，提出一种基于卷积神经网络（CNN）的投影畸变校正方法。该方法首先在待测面上加入井字形柔性遮挡物，并根据投影畸变系数范围合成干涉图像作为CNN的数据集；然后选择合适的网络结构基于该数据集来训练网络；最后将实际干涉图像输入该网络以预测畸变系数，从而实现投影畸变的标定与校正。实验结果表明，该方法的理论校正误差小于1 pixel，实际误差校正精度优于传统标记点法，证明了该方法高效可行。

相位测量偏折术（PMD）面形检测中常使用液晶显示屏（LCD）作为投影设备。由于LCD的多层透明结构会对条纹投影光路产生折射而导致投影条纹位置偏离，继而影响最终检测精度，因此需要对这种误差进行点对点的校正。本文将LCD的多层透明结构简化建模为一个整体的等效透明层，建立相应的PMD模型进行透明层的误差分析和补偿。将补偿算法应用到PMD中测量标准平面镜及球面镜，与未进行补偿的情况相比，测量面形均方根误差（RMS）均减少了20%~40%。该补偿方法能显著减小单屏PMD中由LCD透明层折射效应带来的误差，补偿后的面形RMS有显著减小，检测结果更接近于实际面形误差。

设计一种特殊的应用于计算全息法(CGH)高精度检测离轴凸非球面系统的照明系统。该照明系统一方面用作参考系统，另一方面将检测光近似垂直投射到待检测镜面上，使得检测系统为近似共光路系统，降低照明系统的制造精度。分析了照明系统的几何光路模型，将复杂的两用途系统简化，得到照明系统工作距离、照明系统焦距以及参考面曲率半径三个特征参量之间的关系。设计时，通过控制这几个特征参量，得到满足检测要求的系统初始结构。设计结果表明，该方法可以满足系统使用要求。

提出了按照市场要求设计非球面眼镜镜片的方法。通过把相对畸变、光焦度、散光、减薄量作为优化函数和使用简单有效的高次回转对称非球面方程来描述面形，设计出了高次非球面眼镜片，设计出的非球面镜片的边缘减薄量接近0．4mm，相对畸变在0．2%以内，光焦度和散光分布均匀。结果表明，该镜片在满足成像要求的同时也满足了市场要求。