OLS4100 3D测量激光显微镜

开拓了激光显微镜的界限。
－总是值得信赖的影像和测量－

激光扫描显微镜的优势

非接触式、无损、快速成像和测量

○ 非接触式、无损测量 激光扫描显微镜（LSM）采用低功率激光，不接触样品。因此，不像基于探针系统的接触式表面粗糙度测量仪那样存在损坏样品的风险。

○ 无需前期准备即可成像 扫描电子显微镜（SEM）在观察之前需要进行前期的样品准备，如真空脱水和/或切片处理，使之适合样品室。而LSM则无需前期的样品准备即可对样品进行测量。而且，将样品放置在载物台上之后，即可直接开始成像。

 

 卓越的XY测量

○ 在XY平面精确测量亚微米级的距离 干涉仪是基于普通白光的光学显微镜，它的平面分辨率不高。而LSM通过采用更大数值孔径的物镜和更小波长的光波，极大地提高了平面分辨率。并且通过高精度的激光控制技术，获得更为精确的样品表面形貌。根据拍摄到的图像，LSM可以进行非常精确的XY平面亚微米测量。LEXT OLS4100达到了0.12µm的平面分辨率。

卓越的Z轴测量

○ 在Z方向上精确测量亚微米级的高度

SEM可以拍摄到超高分辨率的影像，但是无法得到高度信息。LSM采用短波长半导体激光和独有的双共焦光学系统，会删除未聚焦区域的信号，只将聚焦范围内的反射光检测为同一高度。同时结合高精度的光栅读取能力，可以生成高画质的影像，实现精确的3D测量。LEXT OLS4100达到了10nm的高度分辨率。

 

卓越的测量

接近10nm的高度分辨率和丰富的测量功能，使得各种复杂形貌样品的3D观测可以轻松完成。

更大的样品范围

○轻松检测85° 尖锐角

OLS4100 专用物镜

有尖锐角的样品（剃刀）

使用专用物镜时的最小象差

○高度分辨率10 nm，轻松测量微小轮廓  由于采用405 nm 的短波长激光和更高数值孔径的物镜，OLS4100 达到了0.12 μm 的平面分辨率。因此，可以对样品的表面进行亚微米的测量。结合高精度的0.8 nm 的光栅读取能力和软件算法，例如奥林巴斯开创的I-Z 曲线（请参阅第23 页），OLS4100 可以分辨出10 nm 的高度差。

(MPLAPON50XLEXT) STEP Height Standard   Type B, PTB-5, Institut für Mikroelektronik, Germany, 6 nm 高度测量中的检测

○克服反射率的差异  OLS4100 采用了双共焦系统，结合高灵敏度的探测器，那些具有不同反射率材料的样品，也能在OLS4100 上获得鲜明的影像。

○适用于透明层

多层模式	LEXT OLS4100 全新的多层模式则可以识别多层样品各层上反射光强度的峰值区域，并将各层设为焦点，这样即可实现对透明样品上表面的观察和测量，而且也可以对多层样品的各层进行分析和厚度测量。

 

观察／测量透明材料的各个层

多层模式可实现对透明样品的顶部的透明层进行观察和测量。即使在玻璃基片上覆有一层透明树脂层，也可测量出各层的形状和粗糙度以及表面覆膜的厚度。

工业领域首创* 的两项性能保证

○正确性和重复性  通常表示测量仪器的测量精度的，有2 个指标："正确性"，即测量值与真正值的接近程度，和"重复性"，即多次测量值的偏差程度。OLS4100 是业界首次同时保证了"正确性"和"重复性"的激光扫描显微镜。

○追溯体系 OLS4100 从物镜制造到成品全部在奥林巴斯工厂内完成，并按照一系列严格的标准进行全面的检验并确保产品的质量后方才出厂 。交付产品时，由选拔出来的技术人员，在实际使用环境中执行校正和最后的调整。

更多的测量类型

○ 7种测量模式

高度测量 可以测量轮廓截面上任意两点之间的高低差异。 轮廓测量也同样可用。	表面粗糙度测量 可以测量线粗糙度，以及平面整体的面粗糙度。	面积／体积测量 根据设置在轮廓截面上的任意阈值，可以测量其上部或下部的体积。

粒子测量 (选购件) 可以通过分离功能使粒子自动分离，设置阈值，根据ROI 设置检测范围。

几何测量 可以测量影像上任意两点之间的距离。还可以测量任意区域的面积。

膜厚测量 (选购件) 可以根据测出的对焦位置，测量透明介质的膜厚。

自动寻边测量 (选购件) 可以自动寻边，测量线宽和圆，减少人为的测量误差。

OLYMPUS Stream (选购件) 工作流程解决方案，实现了优秀的图像分析性能

对于粒子尺寸分析或非金属夹杂物级别的测量，可以使用OLYMPUS Stream 显微图像软件，该软件可以从OLS4100 直接上传。

更精准的粗糙度测量

作为表面粗糙度测量的新标准，奥林巴斯开发了LEXT OLS4100。对LEXT OLS4100 进行了与接触式表面粗糙度测量仪同样的校正，并在LEXT OLS4100 上配置了几乎所有必要的粗糙度参数和滤镜。这样，对于使用接触式表面粗糙度测量仪的用户来说，能得到操作性和互换性良好的输出结果。另外，还搭载了粗糙度专用模式，可以用自动拼接功能测量样品表面直线距离最长为100 mm 的粗糙度。

○微细粗糙度

使用接触式表面粗糙度测量仪，无法测量比探针的针尖直径更细微的表面轮廓。而OLS4100 有着微小的激光光斑直径，所以能够对微细形状进行高分辨率的粗糙度测量。

 

○ 非接触式测量

使用接触式表面粗糙度测量仪测量柔软的样品时，样品容易受到探针损伤而变形。另外，带有粘性的样品会粘在探针上，无法得到正确的测量结果。而非接触式的激光显微镜OLS4100，不会影响样品的表面状态，可以准确的测量样品的表面粗糙度。

○微米级特征的测量

使用接触式表面粗糙度测量仪，其探针无法进入微米级的区域，所以不能对这些区域的特征进行测量。而OLS4100 可以正确定位，能轻松测量出特定微小区域的粗糙度。

 

○LEXT OLS4100 参数 参数兼容性 OLS4100 具有与接触式表面粗糙度测量仪相同的表面轮廓参数，因此具有相互兼容的操作性和测量结果。	截面曲线 Pp, Pv, Pz, Pc, Pt, Pa, Pq, Psk, Pku, Psm, PΔq, Pmr(c), Pδc, Pmr 粗糙度曲线 Rp, Rv, Rz, Rc, Rt, Ra, Rq, Rsk, Rku, Rsm, RΔq, Rmr(c),Rδc, Rmr, RZJIS, Ra75 波动曲线 Wp, Wv, Wz, Wc, Wt, Wa, Wq, Wsk, Wku, Wsm, WΔq, Wmr(c), Wδc, Wmr 负荷曲线 Rk, Rpk, Rvk, Mr1, Mr2 基本图形 R, Rx, AR, W, Wx, AW, Wte 粗糙度（JIS1994） Ra(JIS1994), Ry, Rz(JIS1994), Sm, S, tp 其他 R3z, P3z, PeakCount
适应下一代参数 OLS4100 具有符合ISO25178 的粗糙度（3D）参数。通过评估平面区域，可以进行高可靠性的分析。	振幅参数 Sq, Ssk, Sku, Sp, Sv, Sz, Sa 功能参数 Smr(c), Sdc(mr), Sk, Spk, Svk, SMr1, SMr2, Sxp 体积参数 Vv(p), Vvv, Vvc, Vm(p), Vmp, Vmc 横向参数 Sal, Str

 

高画质影像

清晰的3D 彩色影像、高灵敏度的激光DIC以及高动态范围（HDR）影像

清晰鲜明的3D 彩色影像

○三种类型的综合影像

LEXT OLS4100 可以同时获取三种不同类型的影像信息：真彩3D 影像、激光全焦点3D 影像和高度信息影像。

 

○再现自然色

OLS4100 采用了白色的LED 光源和高色彩保真度的CCD 照相装置以生成清晰、色彩自然的影像，所得影像可以与高级的光学显微镜相媲美。

2D彩色影像 （纸张上的墨点,物镜20X）

3D彩色影像 （纸张上的墨点,物镜20X）

更加真实地再现表面

○激光DIC（激光微分干涉）

微分干涉观察是超越了激光显微镜的分辨率、可以观察到纳米以下微小表面轮廓的观察方法。LEXT OLS4100 通过安装在物镜上方的DIC 分光棱镜，将照明光横向分为两束光线来照射样品。获取由样品直接反射回来的两束光线的差，生成明暗对比，从而实现对微小凹凸的立体观察。LEXTOLS4100 拥有DIC 激光模式，即使是低倍率的动态观察，也能得到接近电子显微镜分辨率的影像。

亮度和对比度之间更加优化的平衡

○HDR（高动态范围）影像

OLS4100 的高动态范围（HDR）功能结合了多张以不同曝光率获取的光学显微镜影像，并且分别控制着亮度、对比度、纹理和饱和度，因此HDR 可以以宽动态范围处理影像。OLS4100 尤其可以对纹理不明显的样品的彩色影像进行清晰地观察。

 

 

稳定测量和成像环境 为了排除来自外部的影响，稳定测量和成像，OLS4100 机座内置了由螺旋弹簧和阻尼橡胶组成的"复合减震机构"以稳定操作环境。所以，可以把OLS4100 放在普通的桌子进行测量作业，不需要专用的防震平台。

复合减震机构

系统化的工作流程

直观的GUI 实现系统化的工作流程，简易的操作，更快速的达成目标。

简易的三步流程

使用LEXT OLS4100，只需将样品放置在载物台上之后即可立即开始观察／测量。由于采用了简易的三步流程——成像、测量和报表——即使用户不熟悉激光显微镜，也可以快速掌握测量的流程。

始终明白"身在何处"

○宏观图功能

OLS4100 的宏观图功能可以以低倍率显示大范围影像，并在宏观影像上显示一个矩形观察标记。该视场可以通过拼图设置为传统视场的441 倍。当配合电动六孔物镜转换器时，宏观图功能可以对载物台移动和倍率更改实现平滑、便捷的一键操作。可以精确预设齐焦和确定物镜的中心，并可通过一键移动载物台和调整倍率进行同步。

 

○快速的宏观图拼接 扫描大面积区域时有两种拼接方法可用：获取实时影像 时的手动模式和快速获取影像时的自动模式。操作非常 快速简单——2D 拼接只需一键操作即可开始，并且可 立即获得大面积的拼接影像。自动模式下有五级拼接 尺寸可用，分别为：3×3、5×5、7×7、9×9 和21×21。 对于影像上不需要的部分，可以使用简单的鼠标或控 制杆操作手动删除。

用于简易3D 成像的智能扫描

Z轴上下限自动调整，大大缩短了获取影像的时间。

○自动3D 影像获取

传统的3D 扫描需要复杂的设置，这对新手来说非常困难。LEXT OLS4100 采用了全新的智能扫描模式，即使是初次使用的用户也只需一键操作即可快速获取3D 影像。除了上下限的设置，系统也会根据要获取的影像自动设置合适的亮度。这让即使是初次使用的用户也能获得精确的高度测量和优质的影像。

3D 成像

自动亮度控制

大大缩短了获取时间

○更快的扫描速度

新的超快模式获取扫描影像的速度是传统快速模式的2 倍，约是精细模式的9 倍。因此，对于那些需要非常精细的Z 轴移动和极高的放大倍率的样品，该模式就非常地适用，例如对刀具的尖端进行检测。

相同时间内获取的影像数量：

实际的扫描时间根据所用倍率和Z 获取范围而有所不同。

○只在所需区域进行高速获取

OLS4100 还配备了带宽扫描模式，用于测量有限的目标区域，测量性能比传统模式快7/8。

 

 

全新的高速拼接模式

○从大范围拼接影像中指定目标区域

在宏观图中，要观察的区域可以从大范围的视图中进行指定。在自动模式中，通过设置最多625 幅影像的矩形拼接尺寸，可以自动生成区域图，所需的时间大约只需要通常的一半。下一步，在区域图上指定所需的影像并立即开始观察。

 

○手动指定所需的影像区域 在实时模式中，通过在屏幕上跟踪所需的区域，可以手动选择要观察的区域。当观察的样品具有不规则的形状时，该功能非常实用。

○快速影像拼接

要使用智能扫描模式获取影像时，只需一键操作即可。由于智能扫描会自动调整Z 轴方向的设置，Z 轴方向的影像获取可以仅局限在所需的区域，因此可以在进行大范围大功率观察时节省很多时间。

一键操作定制报表

○创建报表

OLS4100 在测量后可使用一键操作创建报表，而且使用编辑功能可以定制各个报表模板。将测量结果复制和粘贴到Word 或表格应用程序也非常简单，就像从数据库取回所需的影像和报表一样。

目标的一键解决方案

○向导功能

为用户设计的详细的向导功能取消了冗长的培训，让新手也能快速简单地进行操作。

 

OLS4100的基本原理

○ 405 nm激光扫描

光学显微镜的平面分辨率很大程度上取决于所用光的波长，采用短波长的激光扫描显微镜（LSM）比采用可见光的传统显微镜，拥有更高的平面分辨率。LEXT OLS4100所使用的是405 nm的短波长半导体激光，因此具有优秀的平面分辨率。

○ 2D扫描系统

OLS4100配有奥林巴斯独有的扫描加扫描型2D扫描仪，电磁MENS扫描负责X方向，Galvano振镜负责Y方向。该创新型系统使得扫描仪的轴和物镜瞳镜处于共轭位置，这是一个理想的光学布局，该系统可以进行高速、低变形的高精度XY扫描，使得OLS4100可以实现高达4096×4096像素的高精度扫描。

○共焦光学系统

共焦光学系统有两种特有效果：去除模糊影像中的光斑、抽取同一高度平面。光斑的去除提升了ＸＹ的分辨率，加上只抽取同一高度平面的功能，因此共焦光学系统也作为高度传感器来应用。ＯＬＳ４１００配有奥林巴斯双共焦系统，即使具有不同反射率的样品，也可以获得非常清晰的影像。针孔产生共焦效果，使得各个方向都拥有较佳的对

○ CFO检索

检测高度信息是ＯＬＳ４１００的一项基本功能。通过在Ｚ轴方向上移动物镜，检测出光强度变化来获取高度信息。奥林巴斯的ＣＦＯ技术可以自动检测光强度以获取不连续的数据，获得理想Ｉ－Ｚ曲线，从而计算出最大亮度值和相应的Ｚ轴信息，用于确定影像的像素。ＣＦＯ技术可以获得高重复性的数据。

○ OLS4100光路图

 

基于这些基本原理，LEXT OLS4100实现了以下功能：

Z轴方向上具有10nm的分辨率，实现了3D表面轮廓测量。

水平（XY方向）分辨率达到了0.12 µm，实现了高分辨的影像观察。

紫色激光实现了非接触式的观察和测量。

应用实例

○ 半导体 / FPD
	1 晶圆凸起（物镜100x ／光学变焦1.5x ／扫描区域85 μm×85 μm） 2 导光板（物镜50x ／光学变焦1x ／扫描区域256 μm×256 μm） 3 芯片焊点（物镜50x ／光学变焦2x ／扫描区域128 μm×128 μm） 4 导光板激光点（物镜100x ／光学变焦1x ／扫描区域128 μm×128 μm）
○ 电子元件 / MEMS
	1 光掩膜（物镜20x ／光学变焦1x ／扫描区域640 μm×640 μm） 样品提供由：Koshibu Precision Co., Ltd. 2 微透镜（物镜100x ／光学变焦1x ／扫描区域128 μm×128 μm） 3 柔性电路板接触点（物镜50x ／光学变焦1x ／扫描区域256 μm×256 μm） 4 MEMS（物镜20x ／光学变焦1.3x ／扫描区域483 μm×483 μm）
○ 原材料 / 金属加工
	1 电镀金刚石工具（物镜50x ／光学变焦1x ／扫描区域256 μm×256 μm） 2 碳精棒（物镜100x ／光学变焦1x ／扫描区域128 μm×128 μm） 3 极细管（物镜100x ／光学变焦1x ／扫描区域128 μm×128 μm） 4 胶带（物镜50x ／光学变焦2x ／扫描区域128 μm×128 μm）
	5 砂纸#400 (3D)（物镜20x ／光学变焦1x ／扫描区域640 μm×640 μm） 6 砂纸#400 (2D)（物镜20x ／光学变焦1x ／扫描区域640 μm×640 μm） 7 致密织物 (3D)（物镜20x ／光学变焦1x ／扫描区域640 μm×640 μm）

产品阵容

组合尺寸图

OLS4100规格

主机
LSM 部分		光源、检出系统	光源：405 nm 半导体激光 检出系统：光电倍增管
		总倍率	108x ～ 17,280x
		变焦	光学变焦1x ～ 8x
测量	平面测量	重复性	00x: 3σn-1=0.02 µm
		正确性	测量值的±2%以内
	高度测量	方式	物镜转换器上下驱动方式
		行程	10 mm
		内置比例尺	0.8 nm
		移动分辨率	10 nm
		显示分辨率	1 nm
		重复性	50x: σn-1=0.012 μm
		正确性	0.2 ＋ L/100 μm 以下（L＝测量长度μm）
彩色观察部分		光源、检查系统	光源：白色LED， 检查系统：1/1.8 英寸200 万像素单片CCD
		变焦	数码变焦1x ～ 8x
物镜转换器			6 孔电动物镜转换器
微分干涉单元			微分干涉滑片：U-DICR， 内置偏振光片单元
物镜			明视场平面半消色差透镜5x、10x LEXT 专用平面复消色差透镜20x、50x、100x
Z 对焦部分行程			100 mm
XY 载物台			100×100 mm（电动载物台）， 选件: 300×300 mm（电动载物台）

此设备为专为在工业环境下实施检测设计的A 类设备。如在住宅区内使用可能会干扰其他设备。

物镜
型号	倍率	视场	工作距离（WD）	数值孔径（N/A）
MPLFLN5X	108x-864x	2,560-320 μm	20.0 mm	0.15
MPLFLN10X	216x-1,728x	1,280-160 μm	11.0 mm	0.30
MPLAPON20XLEXT	432x-3,456x	640-80 μm	1.0 mm	0.60
MPLAPON50XLEXT	1,080x-8,640x	256-32 μm	0.35 mm	0.95
MPLAPON100XLEXT	2,160x-17,280x	128-16 μm	0.35 mm	0.95