提出一种基于阶梯相位环空间像主成分分析的光刻投影物镜波像差检测方法。通过对相位环空间像进行主成分分析和多元线性回归分析，构建了空间像光强分布与波像差之间的线性模型，并基于该模型实现了波像差检测。与使用孤立空检测标记的传统方法相比，使用新检测标记能够消除不同种类波像差之间的串扰问题，提高像差检测精度。同时，分析了空间像的离焦误差对波像差检测精度的影响，并提出了一种迭代算法用于确定实测空间像的离焦误差，其测量精度优于1 nm。光刻仿真软件Dr.LiTHO的仿真结果表明，该法有能力检测12项泽尼克系数