非共轴激光共焦显微技术是近年来激光共焦显微成像领域发展起来的一种新型成像方法。该成像方法将被测样品与照明光轴成一定角度放置,使得照明光轴与采集光轴形成一定的夹角,减小系统合成焦体体积、提高轴向分辨力。与传统的共焦显微技术相比,该方法可以有效兼顾激光共焦显微系统的轴向分辨力、工作距和视场大小。介绍了非共轴激光共焦显微技术的成像原理,详述了共焦theta显微技术和双轴共焦显微技术这两种典型的非共轴激光共焦显微技术的研究现状和发展趋势,简述了在双轴共焦显微技术领域的研究设想。

针对国内高精度曲率半径计量需求，研制一套激光差动共焦曲率半径测量系统。该系统采用差动共焦定焦技术，利用轴向光强响应曲线的过零点精确对应物镜聚焦焦点这一特性，借助过零点对被测件的猫眼和共焦位置进行精密瞄准定位，通过干涉测长技术获取两点间的距离，继而实现曲率半径的高精度测量。该测量系统的机电控制由主控软件完成，可实现机电扫描、数据采集及数据处理，自动化程度高。实验证明，该系统定焦灵敏度高，受环境波动影响小，测量精度可达3×10^-6，满足了高精度曲率半径的计量需求。

基于高精度光学共焦定位技术研制了一种全新的非接触透镜中心厚度测量系统,该系统利用差动共焦技术的高轴向层析特性和轴向响应曲线的绝对零点对被测透镜的前表面顶点和后表面顶点分别进行精密瞄准定位;同时,利用激光干涉仪获得透镜前、后表面顶点的位置坐标;然后通过光线追迹算法计算透镜中心厚度,进而实现了透镜中心厚度的高精度非接触测量。实验结果表明,该系统测量精度高,测量标准差小于1μm,满足透镜中心厚度测量的精度要求。

双轴共焦显微技术具有独特的非共轴结构,与传统单轴共焦显微技术相比可利用较低数值孔径物镜实现较高的轴向分辨力,且具有工作距离大、信噪比高等优势。对基于CCD虚拟针孔（VPH）探测的双轴共焦显微成像系统的空间分辨特性进行了理论分析,并构建了相应的实验系统,对其轴向响应进行了实验验证。实验中照明物镜NAi=0.117,采集物镜NAc=0.106,θ=45°,得出系统轴向半高宽（FWHM）为2.63μm,比同等参数（NA=0.117）下单轴共焦显微系统的轴向FWHM高出约20倍。