显微自动对焦与 Z 轴：行程 30mm、分辨率 0.1μm 怎么理解

「Z 轴行程 30mm」和「分辨率 0.1μm」说的是两件事：前者是能走多远，后者是每一步走得多细。把这两个数分开看，才知道这套对焦系统能不能应付你的样品。

两个数字各指什么

普密斯 MICRO IMAGE3 的规格里有一对数字：

• Z 轴自动聚焦行程 30mm：能上下移动的总范围，决定能补偿多大的样品高度差
• 最大分辨率 0.1μm：每一步移动的最小刻度，决定能停在焦面的精度

类比一下：行程是尺子的长度，分辨率是尺子的最小刻度。尺子再长，刻度粗也定不准位置；刻度再细，尺子短就够不到远处。

简单区分：行程回答「能覆盖多高的工件」，分辨率回答「能停在多少个不同的焦面上」。做分层采集或景深合成时，分辨率决定了层与层之间可以切得多细。

两条对焦技术路线

显微自动对焦常见两条路线，普密斯两条都有：

• 图像对比度对焦：沿 Z 轴扫描，找图像对比度最大的位置。MICRO IMAGE3 属于这一类，行程 30mm、分辨率 0.1μm，适合绝大多数常规样品
• 激光共轴对焦：用一路与成像共轴的激光测距，直接得到离焦量。普密斯 Focus X 采用这一方案，标注对焦行程 ±15mm，适用 2X–50X 放大倍率，特点是速度快、对低对比度表面更稳

图像对比度对焦依赖画面里有没有可辨识的纹理，遇到光滑镜面或纯色区域会失效；激光对焦（如 Focus X 的共轴激光，行程 ±15mm）不依赖纹理，在这类表面上更稳定，速度也更快。

按样品特性选

选哪一条路线，主要看样品：

• 表面有纹理、对比度好：图像对比度对焦足够，成本更低
• 表面光滑、几乎无纹理：比如镜面、抛光面、透明薄膜，对比度曲线很平，图像对焦容易失败，应选激光共轴对焦
• 节拍要求很高：图像对焦要来回扫描找峰值，耗时较长；激光对焦一次测距就能得到结果

可以按三个问题快速定位：表面有没有纹理？高度差有多大？节拍允许几次对焦？纹理丰富且节拍宽松可用图像对焦；表面光滑或要求快速的对焦优先选激光对焦；高度差大则优先看 Z 轴行程是否够。

和电动平台、物镜切换的配合

自动对焦不是孤立功能，它和另外两个部件联动：

• 与电动平台联动：多区域检测时，每到一个新位置都要重新对焦，MICRO IMAGE3 的平台重复精度 1μm 保证了位置的可重复性
• 与电动物镜切换联动：换倍率后焦面会漂，Focus X 把电动物镜切换器与激光对焦整合在一起，换完物镜立刻重新对焦

这三者的联动程度，决定了整套系统能不能真正「放上去就出结果」。

三者配合得好，「换倍率—重新对焦—移动到下一个视场」可以连成一条自动流程，全程无人干预；配合不好则每一步都要人工确认，效率优势会被抵消掉。

常见问题的排查顺序

对焦出问题时的排查顺序：

• 先看样品是否在行程内：高度差超过 30mm（或激光方案的 ±15mm）就必须分段或换配置
• 再看表面是否有足够特征：完全无纹理的表面用图像对焦会反复震荡
• 最后看照明：照明不足会让对比度曲线变平，表现为对焦结果不稳定，均匀性判断见光源均匀性怎么判断和改善

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常见问题

Z 轴行程 30mm 够用吗

看样品最大高度差。只要工件最高点与最低点的差值在 30mm 以内，MICRO IMAGE3 的 Z 轴行程就能覆盖；超出就要分段扫描或换更长行程配置。

0.1μm 的分辨率有什么用

它决定能停在焦面的精细程度。对高倍观察尤其重要，因为高倍下景深很浅，步进太粗会直接跨过最佳焦面。它同时也是分层采集时步长的下限依据，步长取太细只会增加张数而不带来新的清晰层。

光滑表面对不上焦怎么办

多半是图像对比度对焦失效。镜面、抛光面这类无纹理表面对比度曲线很平，应改用激光共轴对焦，普密斯 Focus X 就是这一方案，对焦行程 ±15mm。

激光对焦和图像对焦能同时用吗

可以，常见做法是激光对焦做粗定位、图像对焦做精调。Focus X 把共轴激光对焦传感器与电动物镜切换整合，适合需要快速、可重复对焦的场景。

换物镜后要重新对焦吗

要。换倍率后焦面位置会变化，电动物镜切换器的价值就在于把「切换 + 重新对焦」自动化，减少人工干预。手动换倍率时尤其容易忽略这一点，往往以为「刚才还清清楚楚」，其实是焦面已经偏了。

对焦结果不稳定先查什么

按行程、表面特征、照明的顺序查。先看样品高度差是否在行程内，再看表面有没有足够纹理，最后排查照明——照明不足会让对比度曲线变平。

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照明问题最快的收敛方式是真工件，不是讨论。寄一件样品，附上图纸和你真正要判的特征，我们跑完把结果报给你 —— 包括哪些特征结论是「用光源解决不了」。我们不做「什么都能测」的承诺，只给可验证的结论。