光学显微层析技术是计算机层析技术和显微干涉技术的一种有机结合,它能够实现细胞尺度生物样品折射率空间分布的层析测量,在生物学和医学领域有着重要的应用价值。为此,论文在理论上讨论了光学显微层析的基本原理和实现方法;在实验上建立了光学显微层析的实验装置,并进行了初步的实验,取得的主要研究结果如下:论文在概述了国内外有关光学显微层析技术研究现状的基础上,建立了以锥形光束投影结合水平扫描代替平行光束投影结合角度扫描获取多方向投影数据,并以此为基础进行细胞尺度生物样品折射率三维重建的物理模型和基本的重建方法。根据上述光学显微层析的物理模型,进行了光学显微层析装置的方案设计、器件选型与装置调试工作,给出了光学显微层析实验装置完整的调试过程。该装置可在4×、10×、16×、25×、40×和60×的显微物镜下工作,且水平扫描的精度可高达到0.08μm,可实时采集细胞尺度生物样品的显微干涉图像,并进行干涉图像的处理和分析。选择洋葱细胞作为实验对象,进行了光学显微层析的初步实验,给出了洋葱细胞的典型显微图像和显微干涉图像。在此基础上,引入傅立叶分析,结合相位解包算法,提取出洋葱细胞显微干涉图像的相位信息,得到了洋葱细胞在锥形光束投影下的相位投影数据,为后续三维重建奠定了基础。此外,论文还对氦氖激光器跳模、显微物镜离焦和器件自身误差等对光学显微干涉过程的影响进行了分析和讨论。