超景深顯微鏡是一種結(jié)合光學顯微技術與數(shù)字圖像處理的高精度儀器,其核心原理是通過多焦平面圖像合成與三維重建技術實現(xiàn)大景深成像。以下是其工作原理的詳細解析:
一、光學與數(shù)字技術融合
光學切片掃描(關鍵物理基礎)?:電動載物臺以納米級步進(典型值0.1-10μm)上下移動樣本,在多個焦平面快速捕獲圖像序列(如VHX-7000每秒采集100幅)。
?焦點擴展技術?:通過特殊物鏡(如奧林巴斯的FN系列)增大焦距范圍,結(jié)合環(huán)形LED光源多角度照明,減少光衍射引起的模糊。
?二、圖像融合算法(核心數(shù)字處理)?
?焦點堆棧(Focus Stacking)?:對每個位置提取最清晰像素(基于局部對比度或梯度檢測)。
例如檢測焊點時,算法自動識別焊球頂部(高反光區(qū))和引腳根部(暗區(qū))的清晰像素。
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graph LR
A[原始圖像1-焦平面1] --> B[清晰度分析]
C[原始圖像2-焦平面2] --> B
D[...] --> B
B --> E[像素級篩選]
E --> F[合成全景深圖像]
?三維重建?:利用視差或結(jié)構(gòu)光(如基恩士的3DFF技術)生成點云模型,精度可達±0.1μm。
二、關鍵技術原理
?干涉成像技術?:激光束經(jīng)分光鏡分為參考光束與物光束,通過干涉條紋的相位變化解析樣品形貌,實現(xiàn)亞微米級分辨率?。
?智能圖像處理?:采用HDR技術和自動對焦算法,優(yōu)化反光抑制和細節(jié)增強?。
三、典型應用場景:
?工業(yè)檢測?:測量PCB焊點高度差或電池防爆片刻痕深度(如實測案例中3D形貌精度達38.212μm)?。
?科研分析?:觀察骨骼斷面縱深或半導體晶圓缺陷?。
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