基于传统的五棱镜扫描法和图像处理法设计了一台通用检测装置，该装置可以快速准确地检测口径1m以下的平行光管出射光平行性。详细分析了五棱镜姿态对装置测角精度的影响，实测了实验室Φ1m焦距30m的平行光管光束平行性，并根据测量结果进行了焦面调节，最终平行光管离焦量控制在4mm以内，装置测角精度优于1″。

为了提高大口径平面镜面形检测的精度和效率, 提出了一种新的五棱镜扫描法。该方法采用径向扫描的方式, 使用一个扫描的五棱镜和一台自准直仪来测量表面倾斜角的差值, 然后将被测平面镜的面形表示为Zernike多项式的线性组合, 再利用表面倾斜角的差值建立方程组, 最后采用最小二乘法计算得到被测平面镜的面形。在检测过程中, 该方法还可以对五棱镜在扫描过程中的倾斜变化量进行自动监视和调整, 减小了检测误差。误差分析表明, 该方法的面形检测精度为76 nm rms(均方根误差)。采用该方法对一块15 m口径的平面镜进行了面形检测, 并与Ritchey-Common法的检测结果进行了对比, 两种方法面形结果的差异为71 nm rms, 小于五棱镜扫描法的面形检测精度。证明了利用该五棱镜扫描法检测大口径平面镜面形的正确性。

提出了利用双五棱镜扫描求解大口径非球面二次系数的方法。该方法采用一束平行光通过五棱镜扫描大口径非球面，通过非球面的反射光将聚焦在非球面的光轴附近，通过测量被测非球面焦平面上光斑质心偏移光轴的轨迹求解二次系数。建立了光斑质心偏移轨迹和二次系数关系的数学模型，并分离调整误差如离焦和倾斜。在上述算法的基础上对五棱镜扫描法求二次系数进行了误差源分解，在误差容限范围内通过分离调整误差和去除非相关像差的影响得到了较高的二次系数测量精度。

为了保证大口径近红外干涉仪的测试精度,必须严格控制其出射波前的准直性。采用五棱镜扫描系统将干涉仪的出射波前分割成若干个子波前,记录每个子波前在CCD上所成光斑质心的相对位置,计算得到各个子波前的法线方向以重构被测波前,从而实现对出射波前准直性的检测。实验测量了210 mm口径的近红外干涉仪准直物镜水平方向上的出射波前,计算重构了被测波前。分析了实验系统误差对于测试结果的影响。该方法成本低、精度高,特别适用于大口径近红外波前的准直性检测。