惯性约束聚变实验是当前对于高效清洁能源、天体物理以及热核爆炸模拟等研究的重要手段,作为其核心元件的靶丸,表面任意的形貌缺陷都可能导致实验失败。目前对以靶丸为代表的微球表面形貌缺陷测量方法中,零位显微干涉（Null interferometric microscope,NIM）由于具有无接触、高精度、高分辨率的优势,是较为可行的方法。但该方法采用大数值孔径的显微物镜导致景深较浅,成像视场中只有景深范围内的清晰成像区域能进行有效测量。针对该景深受限的问题,本文通过对景深扩展方法的研究,在基于NIM的实验装置基础上,采用衍射的数值计算对微球成像视场景深范围外的表面缺陷测量展开了研究。首先,研究了衍射计算公式及相关快速傅里叶变换算法。以采用角谱衍射公式的DFFT（Double Fast Fourier Transform）算法为基础,将平行平面间的衍射计算扩展到倾斜平面之间,为下文实现曲面衍射场的计算奠定了基础。然后,针对探测器到像面的衍射计算实际上是平面到曲面衍射场的计算过程,利用微小平面对曲面近似的方法,对比直接分层模型,建立了曲面近似的倾斜面元模型。具体分析了倾斜面元模型建立方法及模型参数的求解,并利用物像共轭变化法解决了具体衍射计算过程中球面相位因子采样问题,利用自动聚焦算法和评价函数对衍射距离进行了优化,确保衍射计算结果的准确性。最后,对缺陷的离焦过程以及算法流程进行了仿真,并设置对比试验,验证了衍射数值计算方法的可行性。根据单个孤立缺陷不同离焦状态下采用NIM方法和衍射数值计算的结果,以及整个成像视场内这两种方法计算结果的对比,衍射数值计算方法将原本不到成像视场1 3的有效测量视场扩大到整个成像视场,且相比直接分层模型,采用倾斜面元模型对孤立缺陷的重建结果更为精确。采用倾斜面元模型时,孤立缺陷离焦复原结果高斯拟合与对焦状态高斯拟合的峰值相对误差可以达到1.2%,半高宽相对误差可以达到0.8%。