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超景深显微镜是一种结合光学显微技术与数字图像处理的高精度仪器，其核心原理是通过多焦平面图像合成与三维重建技术实现大景深成像。以下是其工作原理的详细解析：
一、光学与数字技术融合
光学切片扫描(关键物理基础)：电动载物台以纳米级步进(典型值0.1-10μm)上下移动样本，在多个焦平面快速捕获图像序列(如VHX-7000每秒采集100幅)。
焦点扩展技术：通过特殊物镜(如奥林巴斯的FN系列)增大焦距范围，结合环形LED光源多角度照明，减少光衍射引起的模糊。
二、图像融合算法(核心数字处理)
焦点堆栈(Focus Stacking)：对每个位置提取最清晰像素(基于局部对比度或梯度检测)。
例如检测焊点时，算法自动识别焊球顶部(高反光区)和引脚根部(暗区)的清晰像素。
mermaidCopy Code
graph LR
A[原始图像1-焦平面1] --> B[清晰度分析]
C[原始图像2-焦平面2] --> B
D[...] --> B
B --> E[像素级筛选]
E --> F[合成全景深图像]
三维重建：利用视差或结构光(如基恩士的3DFF技术)生成点云模型，精度可达±0.1μm。
二、关键技术原理
干涉成像技术：激光束经分光镜分为参考光束与物光束，通过干涉条纹的相位变化解析样品形貌，实现亚微米级分辨率。
智能图像处理：采用HDR技术和自动对焦算法，优化反光抑制和细节增强。
三、典型应用场景：
工业检测：测量PCB焊点高度差或电池防爆片刻痕深度(如实测案例中3D形貌精度达38.212μm)。
科研分析：观察骨骼断面纵深或半导体晶圆缺陷。
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