干涉显微术是显微技术和干涉技术结合的产物。与其他光学干涉技术相比，干涉显微术具有表面信息直观、测量精度高和全视场三维测量等优点。特别是相移干涉技术的应用，使得干涉显微术的测量精度和速度提高，离面测量分辨力超过0.1纳米，重复精度达到0.01纳米。

根据测量光路与参考光路是否共路，干涉显微仪分为共光路显微干涉仪和分光路显微干涉仪。

产生干涉的参考光束和测量光束走过同样的光程，都从被测表面返回，因此抗干扰能力很强，且不需要参考反射镜。适用于生产环境中使用。主要有诺马斯基（Normarski）微分相衬干涉显微镜和双焦干涉显微镜。

由诺马斯基或沃拉斯顿（Wollaston）棱镜与显微物镜组成。诺马斯基棱镜将扩展准直剪切成相互垂直的偏振光，显微物镜将两偏振光会聚被测表面上形成略微分开的两个光斑，最后形成微分干涉。由于它利用了显微镜分辨力极限以下的波面剪切干涉技术，使两束相距很近的光束把微观表面起伏的高度变化以光强和干涉色的形式表现出来，因此诺马斯基干涉显微镜可以观测到一般光学显微镜难以观测的细节，纵向分辨力可达0.4纳米。虽然诺马斯基干涉显微镜具有分辨力高、抗干扰能力强以及调整操作简便等优点，但是被测表面的倾斜、棱镜位置、光源的强度分布都影响微分干涉图，相位信息的提取有较大的困难。它只是一种定性观测表面的高灵敏度仪器，无法对表面进行定量测量。

核心部件是双折射透镜BRL。由双折射晶体制成。光轴平行于透镜主平面，双折射透镜具有两个焦点，和光学玻璃透镜共同组成一个特殊的物镜：异常光焦点在无穷远，寻常光焦点聚焦在被测表面上。作为探测光束，异常光平行细光束作为参考光束。它们从被测表面反射，再经该双焦透镜组BRL复合，再经λ/4波片和检偏器，由光电元件检测输出。这种方法所达到的纵向分辨力为0.1纳米，横向分辨力为1微米。

干涉的测量光束和参考光束不在同一条光路上，因此需要使用精度很高的标准平面作为参考面。它主要有迈克尔逊（Michelson）型、林尼克（Linnik）型和米劳（Mirau）型。

来自照明系统的光束经显微物镜后被分光棱镜分为两束，一束被参考面反射，另一束由被测面反射，两束光再次经过分光棱镜后会合发生干涉。从干涉分光方式和光路结构看，迈克尔逊型干涉显微镜类似于经典的迈克尔逊干涉仪。所不同的是，迈克尔逊干涉仪是一种宏观测量，它测量的是表面形状或表面形状误差，而迈克尔逊干涉显微镜是一种显微放大测量，测量的是物体表面的微观形貌。

迈克尔逊干涉显微镜的特点是测量光路与参考光路共同使用一个显微物镜，因而在测量时两束干涉光不会因物镜的不同而引入附加的光程差。此外，由于测量光路与参考光路近似共路，因此抗干扰能力强。但由于在物镜和被测表面之间需放置分光板，因此只能使用工作距离较长的显微物镜，致使显微物镜的数值孔径受到限制，横向测量分辨力较低。它的放大倍率一般只有1.5×，2.5×和5×。

来自照明系统的光束经分光棱镜后形成两路。一路经显微物镜聚焦在参考面上并反射回显微物镜还原成平行光，另一路经过另一个显微物镜聚焦在被测表面上，反射后经显微物镜还原成平行光。两束反射光经过分光棱镜后重新会合并产生干涉。

在林尼克型干涉显微镜中，测量光路与参考光路分成两路。两光路采用完全相同的显微物镜，因此系统要求两组物镜的波面应具有一致性。由于在物镜与被测面之间没有其他光学元件，它可以使用工作距离较短的物镜，其数值孔径可高达0.95，因而横向分辨力较高。物镜的放大倍率最高一般达100×，甚至200×。这种显微镜的优点是在物镜的纵向方向上可能会没有球差和色差，因为在测量和参考光路中用了相同的物镜，但是它需要两个完全一样的物镜，并且由于较长的光程，需要建立复杂的结构以避免振动。

从光源出发的光束经显微物镜后透过参考面，被分光镜上的半透半反膜分成两路。一路透过分光镜后透射到被测面上，反射后经分光镜和参考面回到显微物镜，另一路被分光镜反射到参考板上表面的小镜面上，从小镜面上反射回的光束再次被分光镜反射，然后穿过参考面到达显微物镜。两束光在显微物镜视场中会合并发生干涉。

米劳型干涉显微镜的特点也是只使用了一个显微物镜。由于测量光路和参考光路几乎共用一个光路，物镜对参考光束和测量光束的影响相同，因此在测量时不会引入附加光程误差。另外，参考光路和测量光路的工作条件较为接近，可以排除很多干扰因素。

由于在物镜和被测表面之间安置了参考面和分光镜，因而米劳干涉显微镜只能使用较长工作距离的显微物镜。物镜的数值孔径被限制在0.6以下，降低了系统的横向分辨力。显微物镜的放大倍率为10×，20×，50×。

迈克尔逊和米劳干涉都采用一个干涉物镜，但是迈克尔逊干涉物镜的工作距离更长，数值孔径更小，因而迈克尔逊的抗干扰能力、横向分辨力都要差于米劳干涉。米劳干涉能够达到更大的放大倍率。和林尼克相比，米劳干涉主要的优势是干涉仪直到分束板前都是共光路的。因为产生干涉的两束光是在显微物镜的后面产生的，由显微物镜和在分束板前的光学元件引起的像差在两个光路中是相同的，所以在两束光会合发生干涉的时候将不会引起任何的光程差。由于相对短的光程，米劳干涉系统对振动更不敏感，而且结构紧凑，不必建造林尼克复杂的结构。