一、白光干涉（White Light Interferometry）優(yōu)選黑白CMOS核心技術(shù)邏輯

工業(yè)級(jí)白光干涉儀（Industrial White Light Interferometer）普遍標(biāo)配黑白CMOS。相較于彩色CMOS，其可規(guī)避硬件結(jié)構(gòu)與成像算法帶來(lái)的測(cè)量誤差，適配納米級(jí)（Nanoscale）精密測(cè)量場(chǎng)景，綜合測(cè)量性能優(yōu)勢(shì)顯著，核心差異如下。

1、1 光利用率與信噪比（SNR）優(yōu)勢(shì)

黑白CMOS無(wú)拜耳濾色片，單像素可接收全部可見(jiàn)光光譜，光利用率接近100%，量子效率高、信噪比（Signal-to-Noise Ratio）優(yōu)異，弱光環(huán)境下可穩(wěn)定捕捉完整干涉條紋。彩色CMOS搭載RGB拜耳陣列，單像素僅透過(guò)1/3光譜，2/3光子被濾除，有效信號(hào)衰減、噪聲抬升，導(dǎo)致干涉條紋對(duì)比度大幅下降，易被噪聲淹沒(méi)，無(wú)法滿足精密測(cè)量要求。

1、2 空間分辨率無(wú)精度損耗

黑白CMOS直接輸出真實(shí)灰度數(shù)據(jù)，無(wú)需插值運(yùn)算，空間分辨率（Spatial Resolution）無(wú)損失，可精準(zhǔn)識(shí)別納米級(jí)干涉條紋細(xì)節(jié)。彩色CMOS成像需通過(guò)去馬賽克（Demosaicing）算法插值補(bǔ)全色彩，屬于有損計(jì)算，易造成條紋邊緣模糊、產(chǎn)生彩色摩爾紋（Color Moiré）偽影，直接干擾條紋位置與形貌的測(cè)量精度。

1、3 適配干涉測(cè)量核心原理

白光干涉測(cè)量核心是采集光強(qiáng)隨光程差的變化數(shù)據(jù)，通過(guò)光強(qiáng)極值與相位運(yùn)算求解樣品表面高度，色彩信息無(wú)測(cè)量?jī)r(jià)值且存在干擾。彩色CMOS的色彩分離與插值運(yùn)算會(huì)扭曲原始光強(qiáng)分布，引發(fā)相位、高度計(jì)算偏差；黑白CMOS輸出光強(qiáng)線性度優(yōu)異、無(wú)運(yùn)算偏差，完全適配納米級(jí)精密測(cè)量需求。

1、4 數(shù)據(jù)處理高效低誤差

黑白圖像數(shù)據(jù)量小、運(yùn)算邏輯簡(jiǎn)單，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，適配高速掃描與動(dòng)態(tài)測(cè)量場(chǎng)景。彩色圖像需額外完成插值、色彩校正等運(yùn)算，算力消耗大、延遲高，且算法迭代易產(chǎn)生次生誤差，降低測(cè)量穩(wěn)定性與重復(fù)性。

二、激光共聚焦顯微鏡彩色CMOS應(yīng)用邏輯與設(shè)備局限性

激光共聚焦顯微鏡（Laser Confocal Microscope）搭載彩色CMOS，核心目的為優(yōu)化可視化成像效果，而非服務(wù)白光干涉精密測(cè)量。設(shè)備可融合激光黑白高清細(xì)節(jié)圖像與真彩色CCD圖像，在保留微觀高分辨率的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)樣品真彩色觀測(cè)。

該設(shè)備搭載的白光干涉模組僅為輔助配件，無(wú)自動(dòng)調(diào)平平臺(tái)，操作便捷性與穩(wěn)定性有限，測(cè)量性能無(wú)法對(duì)標(biāo)專業(yè)工業(yè)級(jí)白光干涉儀。在產(chǎn)業(yè)精細(xì)化分工的工業(yè)精密檢測(cè)場(chǎng)景中，此類多功能復(fù)合設(shè)備雖可滿足招標(biāo)參數(shù)要求，但高精度、高穩(wěn)定性作業(yè)適配性存在明顯短板。

三、大視野3D白光干涉儀核心技術(shù)革新

大視野3D白光干涉儀（Large Field of View 3D White Light Interferometer）突破傳統(tǒng)設(shè)備技術(shù)瓶頸，可實(shí)現(xiàn)納米級(jí)非接觸式精密測(cè)量（Non-contact Precision Measurement），適配半導(dǎo)體（Semiconductor）、精密光學(xué)、精密機(jī)械加工等嚴(yán)苛檢測(cè)場(chǎng)景，核心技術(shù)參數(shù)與功能均源自原廠公開(kāi)資料及政府采購(gòu)公示文件。

3、1 大視野兼容高精度，提升檢測(cè)效率

設(shè)備搭載0.6倍輕量化專用鏡頭，擁有15.5mm超大單幅視野（Single Frame Field of View），搭配可兼容4組物鏡的轉(zhuǎn)塔結(jié)構(gòu)（Turret Design），無(wú)需切換設(shè)備即可完成全域觀測(cè)與高精度單點(diǎn)測(cè)量。實(shí)測(cè)可精準(zhǔn)檢測(cè)14mm樣品端面平面度（Flatness），表面粗糙度（Surface Roughness, Ra/Rz）測(cè)量精度可達(dá)0.006nm（6pm），可滿足半導(dǎo)體芯片、超精密部件的納米級(jí)形貌表征需求，大幅提升檢測(cè)效率（Inspection Efficiency）。

3、2 80°高角度傾斜測(cè)量，突破平面局限

搭載高角度傾斜測(cè)量技術(shù)（High-Angle Tilt Measurement），打破傳統(tǒng)白光干涉儀僅可測(cè)量平面的局限，可精準(zhǔn)完成80°陡峭斜面、錐面、異形曲面的形貌檢測(cè)，全覆蓋平面與異形面測(cè)量場(chǎng)景，無(wú)需搭配專用設(shè)備，適配半導(dǎo)體封裝（Semiconductor Packaging）、異形精密部件加工檢測(cè)場(chǎng)景。

3、3 真彩色3D成像，豐富測(cè)量維度

設(shè)備在保留黑白CMOS高精度干涉條紋解析能力的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)RGB三原色真彩色3D成像（True Color 3D Imaging），可清晰呈現(xiàn)樣品表面形貌（Sample Morphology）與微觀色彩缺陷，解決傳統(tǒng)設(shè)備僅輸出黑白圖像、信息維度單一的問(wèn)題，讓表面缺陷檢測(cè)（Surface Defect Detection）與數(shù)據(jù)分析更直觀、精準(zhǔn)。

新啟航半導(dǎo)體｜專業(yè)白光干涉 3D 輪廓測(cè)量方案。亞納米精度保障，支持自動(dòng)化定制；高端系列對(duì)標(biāo)國(guó)際一線品牌，大視野設(shè)計(jì)，輕松應(yīng)對(duì)高低反射、復(fù)雜材料測(cè)量場(chǎng)景。

參考文獻(xiàn)

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[3] 中國(guó)光學(xué)期刊網(wǎng). 大視場(chǎng)白光干涉測(cè)量系統(tǒng)及性能研究[J]. 光子學(xué)報(bào), 2026.

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