诸如半导体、航空航天、医疗仪器、汽车制造等领域中许多关键元器件的加工都需要超精密的三维表面测量技术。目前常用的技术包括有扫描白光干涉仪、反射式共聚焦显微镜、变焦法、扫描探针显微镜等。其中共聚焦显微镜由于其非接触、速度快、精度高、结构简单等优点具有广阔的研究和发展前景。常用的激光共聚焦为点扫描方式,测量速度缓慢,通光量低;转盘共聚焦具有更快的测量速度和光线利用率,但却具有较高的成本和技术难度。本文围绕反射式共聚焦显微测量技术进行深入研究,基于孔径相关技术设计完成了更低成本的条纹式转盘,并结合加权最小二乘及其迭代高斯拟合算法,实现了速度超过现有共聚焦轮廓仪的三维表面测量。主要研究内容如下:1、基于孔径相关原理,研究了差分式条纹转盘的共焦技术。根据该种转盘设计,设计了可适配常规光学显微镜的转盘模块,并使用ZEMAX软件对转盘共聚焦显微测量系统进行仿真,对其照明光路和成像光路的性能表现进行了分析和评价。同时基于这种设计方案,研究了整个测量系统的协同控制方法;2、对反射式共聚焦显微镜的三维重构原理进行了研究,尤其对其中关键的轴向响应曲线的峰值定位方法,包括质心法、多项式拟合、高斯拟合、sinc~2拟合算法的原理和特点进行了深入的研究和对比。从而得到一种最大程度兼顾拟合精度和计算效率的拟合算法,以实现表面形貌的快速高精度三维重构;3、设计搭建了一个条纹式转盘共聚焦三维测量系统,通过实验计算得到系统两种共焦模式下减宽场图像的比例系数。进行了测量系统的测试实验,并与商用共聚焦轮廓仪进行对比分析,验证了系统的光学切片能力,重复性、准确性和测量速度等性能。