本发明公开了基于同轴激光三角法与显微成像的位移传感器及应用,其光路结构包括激光模组、反射镜、50/50分光镜、显微物镜、感光元件,激光模组的出射光垂直入射50/50分光镜,50/50分光镜的出射光束经反射镜水平入射显微物镜,经显微物镜聚焦后照射在被测平面上,产生的反射光和散射光被显微物镜接收并形成水平出射光束,依次经过反射镜和50/50分光镜作用后垂直照射在感光元件的感光区,形成光斑。本发明高精度位移传感器精度高达纳米级,可实现零部件尺寸和表面特征的高精度测量。