透镜作为最常见的光学元器件,在摄像头、天文望远镜和显微镜等光学设备中是不可或缺的存在,其表面加工质量直接决定着设备的成像质量。如何实现对透镜表面三维轮廓高精度测量具有重要的研究意义。目前,表面轮廓测量方法可分为接触式和非接触式两大类。其中接触式测量由于机械探针与被测件接触易对器件表面造成划伤损坏的原因,现已很少应用在表面轮廓测量领域中。而激光波数扫描干涉法作为非接触式光学测量的一种,具有检测速度快、测量精度高等优点,现被广泛应用于精密仪器表面轮廓测量、材料缺陷无损检测等领域。本课题结合激光波数扫描原理提出并设计了两套具有高对比度、强稳定性等优点的新型立式干涉测量系统,完成了对具有不同反射率透镜的表面轮廓测量研究。本文首先说明透镜表面三维轮廓测量的研究意义,描述了三维轮廓检测的国内外研究现状以及常见检测方法的测量原理,并对激光波数扫描测量技术发展历程作出了概述。同时在分析波数扫描原理的基础上进一步推导了波数实时监测的计算方法,通过仿真验证了测量理论精度达到微米级别。其次根据透镜轮廓测量实验需求,完成了系统光路设计以及硬件系统的搭建。同时针对被测样品干涉信号成像位置调节步骤繁琐问题,设计了一套便于样品调试的装夹系统,实现了样品在X、Z两个维度上的调整,能够快速使样品干涉图像清晰成像在视场中央区域。通过建立镜头成像模型对系统完成标定,引入畸变模型提升了标定精度,并且对标定结果作出相应的误差分析。针对新型立式斐索干涉测量系统相机光轴倾斜问题,完成了对其Z方向上的标定,得到X、Y方向随Z轴移动的偏移规律。最后在温度和电流两种调制模式下完成了高、低反射率透镜的轮廓测量。针对温度调制模式,提出超调量模型解决了温度非线性上升问题;针对电流调制模式,结合动态调节曝光算法解决了干涉信号局部亮度饱和导致的像素光强信息失真问题,有效扩大了信号采集区间,提高了系统测量精度。最后通过对测量系统的信号对比度以及稳定性分析表明,两台系统的信号对比度最大上限均可达到0.9左右（极限为1）,高对比度信号有利于解决系统中因不同器件间多表面干涉造成的信号难分离问题。同时通过重复性实验验证了系统在温度、电流两种不同调制模式下都具有较好的稳定性。最终验证了本课题搭建的干涉系统结合激光波数扫描测量原理的可行性、实用性,并且在透镜表面三维轮廓测量领域具有广阔的应用前景。