非球面即与球面有偏离的光学表面。因为非球面在光学系统中较球面和平面引入更多的设计参数,具有简化系统结构、校正像差、改善像质等优点,所以在现代光学技术中应用广泛。针对大相对孔径光学非球面表面面形的检测,坐标测量技术是一种常见的检测方法。在非球面加工前期阶段,表面面形误差尚未达到光波长量级,使用干涉检测较为困难;而坐标测量技术通过直接接触方式获取非球面表面坐标数据,可靠稳定,所以坐标测量技术是研磨和抛光前期阶段的主要检测手段。针对大相对孔径光学非球面面形的检测,涉及到大量采样数据的处理以及提高测量速度两个方面。大量的采样数据则需要一种简单易行的算法,进行快速、高准确度地拟合出实际曲面;提高测量速度则需要设计一种新的测量方式,本文利用杠杆装置来实现测量速度的提高。针对这两个主要问题,本文主要进行了以下的工作:1、介绍了非球面坐标检测的方法,总结归纳了已有的坐标检测的思路和方法,并且分析了二维情况下测量非球面母线过程中测头半径的微小变化引起的误差,在此基础上利用三点拟合求法线方法消除测头半径的误差,分析各种面形情况以及不同取样步长、不同测头半径情况下三点拟合算法的拟合误差大小。2、阐述了大相对孔径光学非球面轮廓检测的坐标测量方法,在点位式测量装置的基础上进行优化设计,添加杠杆装置实现连续测量,连续取样。针对大相对孔径光学非球面镜的检测问题,分析双球头杠杆测量装置的基本测量原理,建立了杠杆机构的形变模型,分析杠杆变形的大小。针对非球面镜片偏心的误差影响,建立相应的工件坐标系和测量坐标系,并进行分析。3、利用MATLAB编写程序,在实验设备尚未成型之前,采用理论模拟方式,验证三点共圆求法线拟合方法的准确性和杠杆机构的准确性,分析测量过程中杠杆机构的可行性。