利用干涉法测量自由曲面的面形时，针对曲面曲率梯度较大的局部区域，由于干涉条纹的密度过大，无法通过干涉图获取对应的面形信息。针对这一问题提出一种基于多光束的自由曲面干涉检测方法。在干涉测试臂中，采用不同角度的多光束作为测试光，当测试光的入射角与局部被测曲面的曲率相匹配时，该区域形成的干涉条纹密度降低。通过将不同入射角度的光束照射至曲面，实现对被测曲面全口径面形的测量。该方法不需要补偿元件，也不需要机械装置调节自由曲面的位置。对测量过程中形成的干涉图进行仿真，为系统的设计和构建提供基础。