超景深显微镜是一种高分辨率显微镜，其特点是能够在不牺牲景深的情况下获得高分辨率图像。在传统显微镜中，只有焦平面内的样品才会清晰可见，而焦平面之外的部分则会模糊不清。这是因为传统显微镜的景深非常有限，只有几个微米左右。但在超景深显微镜中，由于采用了特殊的光学设计和算法处理，可以实现更大的景深范围，从而使整个样品都能够保持清晰可见。
其原理是通过改变光路来实现的。传统显微镜中，光线经过物镜后进入目镜，形成焦平面上的清晰图像。而在超景深显微镜中，除了物镜和目镜之外，还加入了一个特殊的光学元件——超景深控制器。这个控制器可以调整光线的干涉和相位差，从而改变光路，实现更大的景深范围。
具体来说，超景深控制器利用了干涉的原理，将来自不同深度的光线重新叠加在一起，形成一个清晰的图像。干涉是指两个或多个光波相遇时发生的现象，它会产生明暗交替的条纹图案。超景深控制器利用这种干涉现象，使来自不同深度的光线在特定的位置上相遇，叠加后形成清晰图像。同时，超景深控制器还可以调整光线的相位差，使得非焦平面上的光线也能够贡献到图像中，从而实现更大的景深范围。
除了光学设计之外，超景深显微镜还需要配合计算机算法来处理图像。因为它所获得的图像包含了来自不同深度的光线，需要通过计算将这些光线重新组合成一个清晰的图像。这个计算过程需要考虑许多因素，比如光路的形状、深度分辨率、噪声等等。但是，由于计算机技术的不断进步，现在已经可以实时对图像进行处理和显示。
目前，超景深显微镜可以应用于许多领域，比如生物医学、材料科学、纳米技术等。在生物医学领域，它可以用于观察细胞、组织和器官的结构和功能，对疾病的诊断和治疗具有重要意义。在材料科学领域，它可以用于观察材料表面的微观结构和化学成分，对新材料的设计和合成提供帮助。在纳米技术领域，它可以用于观察和制造纳米级别的器件和结构，对纳米技术的发展具有重要意义。
