目前微棱镜作为转向器件异军突起,被广泛应用于手机潜望式摄像系统以适应光学变焦性能日益提升的要求。对于这种几毫米尺寸的直角棱镜,光学企业开发了全套的加工工艺流程以实现手机厂的极致成本和品质控制要求。其中干涉法对于面形的检测是品控的关键之一,受到全内反射强光的干扰,传统干涉方法难以实现直角棱镜大面面形检测,迫切需要发展能直接进行微直角棱镜大面精密干涉测量的快速系统,以提高其检验精度和效率。为此,论文提出了一种可以避开全内反射强光干扰的相移干涉仪,并进行了该设备的光学分析、总体设计、装调和实验研究。通过对直角棱镜大面干涉测量中各个表面的反射/折射光线构成的光簇进行分析,得到棱镜大面一侧的入射光可能出射的光簇由大面反射光、可偏离的一次全内反射光、产生干扰的二次全内反射光组成的结论。本文提出了倾斜入射下以3D偏折来避开一次全内反射强光线干扰的方案,实现了直角棱镜大面的相移干涉测量。利用琼斯矩阵和Light Tools软件分别计算大面反射光和全内反射光的琼斯矢量,详细研究了偶数次全内反射造成的多重干涉背景的问题,对其强度、偏振、条纹密度进行讨论,在设计基于倾斜入射的直角棱镜大面测量系统的总体方案时,通盘考虑了对测量精度的影响。为了提高微棱镜测量的效率、提高成品率,将大面测量提前到了直角棱镜根料加工流程中,提出虚拟切片分析方法在根料的统一测量结果中提取微棱镜大面面形,简化工序并且提高了良品率。在实验验证的基础上,设计了一种基于倾斜入射的直角棱镜大面测量装置,这种定制相移干涉仪融合了现场测量的抗震要求、样品快速摆放调整要求等问题,具有极高的系统稳定性和抗干扰能力。组装了基于倾斜入射的相移干涉仪,并完成光路调校与参数标定,实现对直角棱镜大面面形进行测量,提取了虚拟切片结果;然后使用白光轮廓仪对被测棱镜大面进行比对测量,得到了一致的结果。