高速3D激光共聚焦顯微鏡是一種高速共聚焦激光掃描顯微鏡，可用于精確可靠的三維（3D）測量。實(shí)時(shí)共聚焦顯微鏡圖像可以通過(guò)快速光學(xué)掃描模塊和信號處理算法實(shí)現。這是一種很有前景的解決方案，可用于測量和檢查半導體晶圓、FPD產(chǎn)品、MEMS器件、玻璃基板和材料表面等微3D結構，并通過(guò)快速光學(xué)掃描模塊和信號處理算法實(shí)現實(shí)時(shí)共聚焦微圖像。
高速3D激光共聚焦顯微鏡用點(diǎn)光源照射試樣，在焦平面上形成輪廓清晰的小光斑。光斑照射后發(fā)出的熒光被物鏡收集，沿原照射光路送回由雙向色鏡組成的分光鏡。光譜儀將熒光直接發(fā)送到檢測器。光源和探測器前面有一個(gè)針孔，分別稱(chēng)為照明針孔和檢測針孔。兩者的幾何尺寸相同，約100-200納米；與焦平面上的光斑相比，兩者是共軛的，即光斑可以通過(guò)一系列透鏡同時(shí)聚焦在照明針孔和檢測針孔上。這樣，來(lái)自焦平面的光可以會(huì )聚在檢測孔范圍內，而來(lái)自焦平面上方或下方的散射光被阻擋在檢測孔之外而無(wú)法成像。激光逐點(diǎn)掃描樣本，檢測到針孔后的光電倍增管也逐點(diǎn)獲得相應光點(diǎn)的共焦圖像，將其轉化為數字信號傳輸至計算機。最后，整個(gè)焦平面的清晰共焦圖像聚集在屏幕上。
每個(gè)焦平面圖像實(shí)際上是樣品的光學(xué)橫截面，這種光學(xué)截面總是具有一定的厚度，也稱(chēng)為光學(xué)片。由于焦點(diǎn)處的光強遠大于非焦點(diǎn)處的光強，且非焦平面光被針孔過(guò)濾，因此共焦系統的景深近似為零。沿z軸掃描可實(shí)現光學(xué)斷層掃描，并在待觀(guān)察樣品的焦斑處形成二維光學(xué)切片。將X-Y平面（焦平面）掃描與z軸（光軸）掃描相結合，將連續層次的二維圖像進(jìn)行累加，經(jīng)專(zhuān)用計算機軟件處理，即可得到樣品的三維圖像。即檢測針孔和光源針孔始終聚焦在同一點(diǎn)上，使得聚焦平面外激發(fā)的熒光無(wú)法進(jìn)入檢測針孔。
高速3D激光共聚焦顯微鏡工作原理的簡(jiǎn)單表述就是以激光為光源，在傳統熒光顯微鏡成像的基礎上增加激光掃描裝置和共軛聚焦裝置，進(jìn)行數字圖像采集和處理，系統通過(guò)計算機控制。
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