微纳技术是精密领域内的伟大产物,已经从各个方向渗透到国民的生活、生产。结构往往决定了功能,微纳技术下的对象因为其尺寸较小,对结构变化引起的性能改变更加敏感。而伴随着工业生产、医疗生活等需求的增长,人们对微观世界的形貌测量工作也提出了更高的要求。常用的显微测量技术比如原子力显微镜、作用场类显微镜存在可能接触式破坏和要求样品特殊属性的缺点。数字全息显微是干涉显微技术的一种,具有无接触、全局测量等优势。本文的研究工作主要围绕离轴数字全息显微技术展开,主要完成了以下工作:（1）调研了全息术及数字全息术的产生和发展,介绍了数字全息显微在数字全息术方面的应用,考查了国内外数字全息显微技术的发展现状。（2）阐述数字全息技术记录与成像的相关基本原理,提出了一种离轴数字全息显微测量系统。离轴数字全息测微系统实验上包括干涉发生、记录装置的搭建;数字重建上包括全息图的衍射计算、相位解包裹、相位畸变补偿、三维形貌恢复工作。（3）研究了光波传递的衍射过程,对比了常用的数字全息衍射算法及其优缺点,并分析了实际应用中几种衍射算法的主要难题。同时,研究了两种不同积分方式的相位解包裹算法,调研和对比了几种装置补偿和数字相位畸变补偿的方法,进而提出了一种解包裹之后的普通多项式数值补偿方法。（4）基于激光迈克尔逊干涉原理,设计后放大和预放大数字全息显微光路,并提出了一种基于参考物镜的改进预放大光路。（5）利用本文提出的离轴数字全息显微测量系统对美军USAF分辨率板进行了实验及验证,详细介绍了具体的离轴干涉发生的操作过程和参考物镜调节的实验步骤。计算采集到的全息图,使用分辨率板本身的属性进行标定。实验结果表明,样品重建结果的横向分辨率较好,纵向误差为5 nm,具有比较高的精度。最后固定离轴角度,测量各光学元件距离,设计、搭建离轴数字全息测微系统。整个测量系统结构紧凑、操作简单,对显微测量技术具有重要意义。