数字全息显微镜是数字全息技术在显微镜领域的应用,是通过使用图像采集设备记录带有被测物体高度信息的物光与参考光干涉形成的全息图,再通过在电脑中利用算法重建得到被测物体的光强和相位信息来实现物体的三维形貌再现。数字全息显微镜相比于其他显微镜有着很多的优势。传统的光学显微镜只能观测物体的光强信息,因此只能得到物体的二维信息。电子显微镜虽然有着高分辨率和高放大倍数,但其成本十分昂贵,并且体积十分巨大、沉重。偏光显微镜只适合于观测双折射样品。原子力显微镜因为是接触式测量,极易损伤样品表面,并且AFM探针也易折断。因此,数字全息显微镜可以应用于生物细胞检测、MEMS器件表面形貌测量、测量流体场气体密度等领域。从物光与参考光形成的夹角可分为离轴数字全息和同轴（相移）数字全息,本课题采用的是同轴（相移）数字全息来实现数字全息显微的三维重建。相较于离轴数字全息,相移数字全息消除了离轴全息中物光与参考光之间夹角的限制,降低了实验装置的调节难度和精度要求,增大了 CCD的使用效率。另外,同步相移数字全息可以实现实时测量的能力。在实验记录方法上,本文讨论了压电陶瓷驱动法和偏振相移法。在得到数字全息图后先对全息图进行预处理,减小噪声干扰。再通过重建算法对全息图进行数字重建。在得到重建相位图后再对其进行滤波处理,进一步提升图像质量。之后对包裹的相位图进行解包裹计算以及相位畸变补偿得到真实的重建相位,再通过计算高度还原被测样品的真实形貌信息。实验装置上对传统光路进行改进,并设计制作了一套全息记录装置。采用USAF1951标准分辨率板对系统进行标定。经实验证明,本系统可以实现微纳样品的便面形貌三维重建,精度良好。