本实用新型公开了柔印橡胶辊表面三维结构显微测量装置，包括箱体，在箱体内竖直方向布置有光学物筒，光学物筒的下方装配有物镜，光学物筒的上方装配有摄像机，箱体内设置有卡住光学物筒中部的镜筒卡座，在物镜下方设置有环形光安装件，环形光安装件内装配有构成环形的光源模组，光源模组中间为圆形的置物空间，光源模组包括至少两个朝向置物空间进行照明的分区光源；分区光源独立照明或/和一起照明形成环形照明区域。本申请通过分区的照明光，分层测量微结构，根据不同区域的图像重构该层的结构，通过多层图像实现三维微结构检测，精度最高可达微米量级。该装置可以满足特定检测环境下微细精密加工产品检测要求，提高检测系统的清晰度和精度。