为了实现非球面面形误差的高精度测量, 研究了基于部分补偿原理的数字莫尔移相干涉技术中回程误差的消除方法。通过建立实际干涉仪和建模理想干涉仪, 并运用数字莫尔移相干涉技术, 获得实际干涉仪像面与被测非球面面形误差相关的波前; 分析了该测量系统的误差, 提出采用逆向优化法消除大面形误差时的回程误差实现被测非球面的面形误差检测。实验结果表明: 与轮廓仪结果比对, 面形误差较小时二分之一法重构面形误差, 峰谷值和均方根值分别优于λ/20, 面形误差较大时运用逆向优化法消除回程误差, 重构的非球面面形误差峰谷值和均方根值偏差均优于λ/5。基于逆向优化法的部分补偿数字莫尔移相干涉非球面检测, 有效消除了大面形误差时的回程误差, 可实现高精度的面形误差重构检测。

基于数字叠栅移相干涉原理，分析了CCD像元尺寸、随机噪声和量化误差对采样后干涉条纹和合成叠栅条纹对比度的影响，并就干涉条纹频率对叠栅移相干涉相位测量精度的影响进行了理论分析和仿真研究。结果表明，随着干涉条纹空间频率的增大，CCD的采样过程、随机噪声和量化噪声会影响叠栅条纹信号的对比度和信噪比，并通过相位解算过程直接影响数字叠栅移相干涉的相位测量精度。以相位测量精度为π/50(折合光程差精度为λ/100）作为判断标准，对应可探测干涉条纹的最大空间频率为0.45 λ/pixel，为后续数字叠栅移相干涉测量范围的研究提供了定量理论依据。