近年来,伴随着科学技术的快速发展,透明材料的制造水平和工艺手段不断提升,出现了大量新型产品,超薄透明材料是其中的典型代表。一般地,将厚度不超过1.5mm的透明材料称为超薄透明材料。与普通透明材料相比,超薄透明材料的柔性更强、光学性能也更优秀。相应地,作为影响超薄透明材料质量的重要参数之一,人们对其厚度的测量要求也越来越高。这也向超薄透明材料厚度测量提出了新的、更高的挑战,厚度测量的新方法、新技术的研究势在必行。本文通过对国内外多种透明材料厚度测量方法的调研分析,提出了一种采用共焦显微镜测量超薄透明材料厚度的方法。该方法是在共焦显微成像原理的基础上,利用其轴向层析特性,并结合高精度位移平台使被测样品的上、下表面分别与显微物镜焦平面重合,然后通过探测器接收到被测样品上、下表面反射光信号;在探测器接收到两次光信号的时间间隔内,根据位移平台的位移量就可以计算被测样品的厚度。该方法的特点是:通用性强、分辨率高、测量范围匹配超薄透明材料的厚度范围,实现了非接触式、高精度测量超薄透明材料的厚度。本文以傅里叶光学理论为基础,分析了共焦显微成像原理,推导了共焦光学显微成像点扩散函数,研究了数值孔径、照明波长和针孔等因素对系统分辨率的影响,建立了透明材料厚度测量的物理模型,为系统的设计和样机搭建提供了理论基础和计算依据。阐述了超薄透明材料厚度测量的原理和总体结构设计,确定了共焦显微系统的结构参数和系统的光路方案,重点设计了光学系统、机械结构、针孔的安装和调节装置,分析了光学系统的公差。最后搭建原理样机,验证了测量方法的可行性,并分析了测量误差的来源。