超景深顯微鏡的工作原理可以清晰地分為以下幾個主要部分:
光源與照明系統:
通常使用白光或單色光源,以提供足夠的照明。
照明系統的作用是將光線照亮并聚焦到被觀察物體表面,同時控制照射光的強度。
光學系統:
透鏡系統是構成該系統的主要部件,它負責匯聚光線、平行光束的反射和折射,以及通過凸面鏡的全反射。
物鏡是超景深顯微鏡的核心部件之一,具有高數值孔徑和長工作距離,能夠收集到更多散射光,并保持圖像的清晰度和對比度。
分束器將入射光分為兩個路徑,一部分光經過樣本直接透射,另一部分光經過相位調制,形成參考波。
相位調制:
采用了相位調制技術,通過改變光的相位來增強被觀察對象的邊緣信息,并提高景深范圍。這種調制可以通過調節分束器、液晶顯示器等方式實現。
圖像采集與處理:
接收器接收樣品透射的光并將其轉換為電信號,然后經過放大和處理后送入探測器。
探測器將光信號轉換為數字圖像。
計算機圖像處理系統對原始數據進行預處理,利用各種數學方法計算物體的距離、大小和形狀。
通過對接收到的圖像進行算法處理,如相位解調、反射計算等,可以重構出具有超大景深的圖像。
景深合成:
超景深顯微鏡利用高精度的傳感器和計算機圖像處理技術,將顯微鏡下的圖像進行數字化處理。
通過深度合成算法,從多個不同焦距的圖像中獲取景深信息,合成一張具有較大景深的圖像。
特殊應用:
超景深顯微鏡利用光學切片顯微術原理,通過采集空間高度上的二維圖像序列,并運用圖像恢復算法重構出砂輪的表面三維形貌。
適用于被檢對象高度無遮攔,形貌具有凹凸的實體對象。
綜上所述,超景深顯微鏡通過特殊的光學系統、照明系統、圖像采集與處理系統以及景深合成技術,實現了大景深觀察,并能夠在單一視野下觀察到樣品不同深度的細節信息。