超景深顯微鏡是一種高分辨率顯微鏡，其特點是能夠在不犧牲景深的情況下獲得高分辨率圖像。在傳統顯微鏡中，只有焦平面內的樣品才會清晰可見，而焦平面之外的部分則會模糊不清。這是因為傳統顯微鏡的景深非常有限，只有幾個微米左右。但在超景深顯微鏡中，由于采用了特殊的光學設計和算法處理，可以實現更大的景深范圍，從而使整個樣品都能夠保持清晰可見。
其原理是通過改變光路來實現的。傳統顯微鏡中，光線經過物鏡后進入目鏡，形成焦平面上的清晰圖像。而在超景深顯微鏡中，除了物鏡和目鏡之外，還加入了一個特殊的光學元件——超景深控制器。這個控制器可以調整光線的干涉和相位差，從而改變光路，實現更大的景深范圍。
具體來說，超景深控制器利用了干涉的原理，將來自不同深度的光線重新疊加在一起，形成一個清晰的圖像。干涉是指兩個或多個光波相遇時發生的現象，它會產生明暗交替的條紋圖案。超景深控制器利用這種干涉現象，使來自不同深度的光線在特定的位置上相遇，疊加后形成清晰圖像。同時，超景深控制器還可以調整光線的相位差，使得非焦平面上的光線也能夠貢獻到圖像中，從而實現更大的景深范圍。
除了光學設計之外，超景深顯微鏡還需要配合計算機算法來處理圖像。因為它所獲得的圖像包含了來自不同深度的光線，需要通過計算將這些光線重新組合成一個清晰的圖像。這個計算過程需要考慮許多因素，比如光路的形狀、深度分辨率、噪聲等等。但是，由于計算機技術的不斷進步，現在已經可以實時對圖像進行處理和顯示。
目前，超景深顯微鏡可以應用于許多領域，比如生物醫學、材料科學、納米技術等。在生物醫學領域，它可以用于觀察細胞、組織和器官的結構和功能，對疾病的診斷和治療具有重要意義。在材料科學領域，它可以用于觀察材料表面的微觀結構和化學成分，對新材料的設計和合成提供幫助。在納米技術領域，它可以用于觀察和制造納米級別的器件和結構，對納米技術的發展具有重要意義。
