反射器件在大型科学设施、微电子、现代国防、医疗机械、科学仪器以及高端消费品等领域的应用十分广泛,其面形精度对设备性能的影响不容忽视,因此对反射器件的精密测量备受关注。现有的面形检测方法仍不能完全满足反射型面形高精度测量的需求,如大面形的高精度测量、在线/实时测量等。基于此,本文提出了一种基于新的结构光阵列的面形测量方法,将光学点阵应用到反射型面形测量中。本文提出的面形测量方法是在通过光场调控产生大小可调的二维光学点阵的基础上,利用光学点阵受被测面面形调制后会产生偏移的特点来计算被测面的面形。求解被测面的面形信息时,无需利用相位信息,并且仅需采集一幅图像便可完成被测面面形的测量,具有速度快,精度高,适用性强的特点。论文的主要研究内容和成果如下:1.调研了反射型面形测量的多种方法,着重介绍了光学非接触式测量方法的基本原理,并分析了各测量方法的特色。同时总结了二维光学点阵的产生方法及其在各个领域中的应用情况。2.提出了基于二维光学点阵的反射型面形测量方法。结合几何光学和空间三维变换理论,建立了二维光学点阵几何形变量与反射型三维面形的数学关联模型,研究分析了测量方法的测量范围和单像素点分辨率。利用光学仿真软件Zemax仿真实验光路以此验证数学模型的可行性。3.提出了基于二维光学点阵质心的面形重构算法。包括对CCD相机采集的二维光学点阵图像进行阈值分割和质心提取,最后利用基于Zernike多项式的模式重构算法对被测面形进行重构,实现被测面形的测量。4.实验验证系统的性能。将利用本系统测量出的面形与商用干涉仪测量的面形进行比较,将两种测量方法测得的面形数据相减,得到的面形均方误差RMS为0.131?m,小于一个波长,验证了本文提出的面形测量方法的可行性和精确性。