DE102010042351B4

DE102010042351B4 - Mikroskopbeleuchtungssystem, Mikroskop und Verfahren zur schrägen Auflichtbeleuchtung

Info

Publication number: DE102010042351B4
Application number: DE102010042351.3A
Authority: DE
Inventors: Albrecht Weiss; Arnold Müller-Rentz; Klaus-Peter Schwaab; Stefan Motyka
Original assignee: Leica Microsystems CMS GmbH
Current assignee: Leica Microsystems CMS GmbH
Priority date: 2010-10-12
Filing date: 2010-10-12
Publication date: 2014-02-13
Anticipated expiration: 2030-10-13
Also published as: DE102010042351A1; CN102445750B; CN102445750A; US9250432B2; JP5764455B2; JP2012083755A; US20120086795A1

Abstract

Mikroskopbeleuchtungssystem (1) mit einer Lichtquelle (2, 3) und einer Blendeneinrichtung mit einer Blendenöffnung (9) zur Erzeugung eines zur optischen Achse (16) zentriert verlaufenden zentralen Beleuchtungsstrahlengangs (15'), wobei durch Verschieben der Blendenöffnung (9) ein in Bezug auf die optische Achse (16) dezentriert verlaufender Beleuchtungsstrahlengang (15) für eine schräge Auflichtbeleuchtung erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendeneinrichtung eine um eine Drehachse (11) drehbare Blendenscheibe (8) aufweist, auf der in Umfangsrichtung mehrere Blendenöffnungen (9) unterschiedlicher Größe angeordnet sind, von denen jede durch Drehen der Blendenscheibe (8) zentriert auf der optischen Achse (16) oder innerhalb eines vorgegebenen Bereichs um die optische Achse (16) dezentriert zur optischen Achse (16) positionierbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikroskopbeleuchtungssystem gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solches System weist eine Lichtquelle und eine Blendeneinrichtung mit einer Blendenöffnung zur Erzeugung eines zur optischen Achse zentriert verlaufenden zentralen Beleuchtungsstrahlengangs auf, wobei durch Verschieben der Blendenöffnung ein in Bezug auf die optische Achse dezentriert verlaufender Beleuchtungsstrahlengang (”dezentrierter Beleuchtungsstrahlengang”) erzeugbar ist. In einem Mikroskop mit Auflichtbeleuchtung kann ein solches Mikroskopbeleuchtungssystem zur Objektbeleuchtung mit schrägem Auflicht eingesetzt werden. Außerdem betrifft die Erfindung ein entsprechendes Verfahren.
Eine Untersuchung von Objekten im schrägen Auflicht wird beispielsweise bei der Waferuntersuchung eingesetzt, um die an Strukturen der Präparatoberfläche auftretenden Beugungseffekte dazu zu nutzen, diese Strukturen kontrastreich und plastisch abzubilden. Ein zu diesem Zweck einsetzbarer Auflichtilluminator für ein Mikroskop zur Beleuchtung mit schrägem Auflicht mit in der Größe variierbarer Aperturblende ist aus der DE 35 27 426 C1 bekannt. Dort ist eine Aperturblendeneinrichtung vorgestellt, die eine Aperturblende aufweist, die zu beiden Seiten hin aus der optischen Achse verfahren werden kann. Mit zunehmendem Abstand von der optischen Achse erhöht sich der ”Auflichtwinkel” genannte Winkel, unter dem die Achse des Beleuchtungsstrahlengangs nach Durchlaufen des Mikroskopobjektivs auf die Objektebene (bezogen auf das Lot auf die Objektebene) fällt.
Die in der genannten Schrift vorgeschlagene Konstruktion des Auflichtilluminators erweist sich allerdings als mechanisch aufwendig und erfordert in der Praxis Schulung und Erfahrung der Benutzer. Zudem kann die Schwenkbarkeit, wie in der Schrift geschildert, je nach Anordnung im Stativ eingeschränkt sein. Schließlich ist, wie ebenfalls in der Schrift geschildert, die Reproduzierbarkeit der Lichteinfallsrichtung (entsprechend der Schwenkbewegung der Aperturblendeneinrichtung) eingeschränkt. Die erforderliche Drehung der Stellmutter zur Variation des Auflichtwinkels macht eine kontinuierliche Änderung desselbigen während der mikroskopischen Untersuchung nahezu unmöglich.
Aus der EP 0 069 263 B1 ist eine Einrichtung zur wahlweisen Realisierung von Phasenkontrast- und Reliefbeobachtung an Mikroskopen bekannt. Hierfür wird ein Blendenschieber vorgeschlagen, mittels dessen durch einfaches Umschalten von Blenden im Beleuchtungsstrahlengang bei Beibehaltung des gleichen Objektivs sowohl Objektdarstellungen im klassischen Phasenkontrast als auch nach dem sogenannten Modulationskontrastverfahren möglich sind. Zur reinen Phasenkontrastdarstellung ist eine Blende mit ringförmigem lichtdurchlässigem Bereich im Blendenschieber vorgeschlagen. Zur Erzeugung eines Reliefeffekts ist eine weitere Blende im Blendenschieber vorgesehen, die ein lichtdurchlässiges Kreissegment aufweist. Dieses Segment ist drehbar, so dass der Azimutwinkel variiert werden kann. Zusätzlich ist dem Blendenschieber ein Ring nachgeordnet, der das durch das Kreissegment durchgelassene Licht in seiner Amplitude schwächt.
Aus der DE 101 10 597 A1 ist eine Anordnung zur Abschwächung eines aufgeweiteten Lichtstrahls bekannt, die eine Vielzahl von Blendenöffnungen aufweist, die in einer drehbar gelagerten Scheibe eingebracht sind. Hierbei variiert der Durchmesser und/oder die Dichte der Blendenöffnungen in einer Drehrichtung der Scheibe. Der aufgeweitete Lichtstrahl trifft somit je nach Stellung der Scheibe auf mehr oder weniger viele Blendenöffnungen bzw. solche mit kleinerem oder größerem Querschnitt. Auf diese Weise kann der Lichtstrahl definiert abgeschwächt werden.
Die DE 697 04 586 T2 behandelt die Bereitstellung neuer Arten von Blenden zur Veränderung der Größe und Form der Blendenfläche. Es werden Blenden für eine außeraxiale Beleuchtung vorgeschlagen, die insbesondere auf einer Blendenplatte angeordnet sind, wobei die entsprechenden Blendenöffnungen in einfacher Weise eingestellt werden können.
Eine technisch einfache und damit kostengünstige Alternative zur Interferenzmikroskopie, die mit Vorteil bei Phasenobjekten zum Einsatz kommt, stellt die Auflichtmikroskopie mit schräger Beleuchtung dar, die sich insbesondere zur Beobachtung von Oberflächenreliefs eignet. Hierzu wird in der Regel mit einer Köhlerschen Auflichtbeleuchtung gearbeitet, wobei eine einseitig schräge Beleuchtung durch Dezentrierung der Aperturblende (vgl. die oben besprochene DE 35 27 426 C1 ) erhalten wird, während die allseitige schräge Beleuchtung durch Einführen von Zentral- oder Ringblenden in die Ebene der Aperturblende realisiert wird.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, ein Mikroskopbeleuchtungssystem anzugeben, mit dem es in technisch einfacher, einfach zu bedienender und reproduzierbarer Weise möglich sein soll, eine schräge Auflichtbeleuchtung bei variierbarer Blendengröße und zugleich variablem Auflichtwinkel zu realisieren. Außerdem soll ein entsprechendes Mikroskop und ein Verfahren zur Auflichtmikroskopie bei schräger Beleuchtung angegeben werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Mikroskopbeleuchtungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ein entsprechendes Mikroskop ist Gegenstand des Anspruchs 11, ein entsprechendes Verfahren zur Auflichtmikroskopie mit schräger Beleuchtung ist Gegenstand des Anspruchs 21. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Erfindungsgemäß weist die Blendeneinrichtung eine um eine Drehachse drehbare Blendenscheibe auf, auf der in Umfangsrichtung mehrere Blendenöffnungen unterschiedlicher Größe angeordnet sind, von denen jede einzelne Blendenöffnung durch Drehen der Blendenscheibe zentriert auf der optischen Achse oder innerhalb eines vorgegebenen Bereichs um die optische Achse dezentriert zur selbigen positionierbar ist. Vorraussetzung hierfür ist selbstverständlich, dass die Drehachse der Blendenscheibe außerhalb der optischen Achse liegt. Soweit nicht anders angegeben, soll ohne Beschränkung der Allgemeinheit von einer Vertikalbeleuchtung ausgegangen werden, bei der der Beleuchtungsstrahlengang über einen Strahlteiler und das Mikroskopobjektiv auf das zu untersuchende Objekt geführt wird. Der zentrale Beleuchtungsstrahlengang führt hier zu einer axialen Auflicht-Hellfeld-Beleuchtung, während ein dezentrierter Beleuchtungsstrahlengang zu einer einseitig schrägen Auflichtbeleuchtung führt, die auch als ”Oblique-Beleuchtung” bezeichnet wird.
Zur Verdeutlichung der in dieser Anmeldung verwendeten Begriffe ”Lichteinfallsrichtung” und ”Auflichtwinkel” sei auf das bekannte Kugelkoordinatensystem mit seinen sphärischen Koordinaten verwiesen. Der Auflichtwinkel, also der Winkel zwischen dem Lot auf die Objektebene und der Einfallsrichtung des Auflichtbeleuchtungsstrahlengangs, entspricht dem Polarwinkel, während die Lichteinfallsrichtung dem Azimutwinkel des Kugelkoordinatensystems entspricht.
In einer Ausgangsstellung befinde sich eine bestimmte Blendenöffnung zentriert zur optischen Achse des Mikroskopbeleuchtungssystems. Ausgehend hiervon kann durch Drehen der Blendenscheibe um ihre Drehachse in oder gegen den Uhrzeigersinn die Blendenöffnung in Bezug zur optischen Achse dezentriert angeordnet werden. Hierbei verändert sich zunächst der Auflichtwinkel und – aufgrund der Kreisbahn, die die Blendenöffnung beim Verstellen der Blendenscheibe beschreibt – auch die Lichteinfallsrichtung. Letztere allerdings nur in geringem Maße, da bei geringen Verschiebungen von der optischen Achse, insbesondere bei großen Abständen der optischen Achse von der Drehachse der Blendenscheibe, die Kreisbahn durch eine Gerade angenähert werden kann.
Aufgrund der Tatsache, dass die Blendenscheibe mehrere Blendenöffnungen unterschiedlicher Größe, die in Umfangsrichtung auf der Scheibe angeordnet sind, aufweist, ist es auf einfache Weise möglich, durch Positionieren der Blendenscheibe zwischen den vorgegebenen Größen der Blendenöffnungen zu wechseln.
Die Erfindung ermöglicht aufgrund der reproduzierbaren Einstellbarkeit einer definierten Position einer jeden Blendenöffnung in technisch einfacher und in einfach zu bedienender Weise eine leicht reproduzierbare Variation insbesondere des Auflichtwinkels zu beiden Seiten der optischen Achse bei gleichzeitig bestehender Möglichkeit der Verwendung unterschiedlicher Blendengrößen.
Der in Anspruch 1 genannte ”vorgegebene Bereich um die optische Achse”, innerhalb dessen eine bestimmte Blendenöffnung dezentriert zur optischen Achse positionierbar ist, ist prinzipiell durch die Abstände der Blendenöffnungen in Umfangsrichtung sowie andererseits durch die Lage der jeweiligen Blendenöffnung zum Rand der Blendenscheibe hin, in der Praxis aber in erster Linie durch den Durchmesser des von Lichtquelle und Beleuchtungsoptik erzeugten Beleuchtungsstrahlenbüschels vor der Blendenöffnung begrenzt. Durch Anordnung einer zur optischen Achse zentriert angeordneten Apertur-Festblende vor, insbesondere unmittelbar vor der Blendenscheibe lässt sich ein solcher Bereich um die optische Achse fest vorgeben. Hierbei bedeutet ”unmittelbar vor der Blendenscheibe angeordnet”, dass die Apertur-Festblende in Richtung zur Lichtquelle benachbart zur Blendenscheibe angeordnet ist, wobei zwischen Apertur-Festblende und Blendenscheibe keine weiteren optisch aktiven Elemente vorhanden sein sollen.
Zur möglichst stufenlosen Drehung der Blendenscheibe ist es zweckmäßig, die Blendenscheibe mit einem Schrittmotor anzutreiben. Ein Antrieb mittels anderer Motoren, z. B. auch DC-Motoren oder magnetische Antriebe, ist ebenfalls möglich. Um den Motor mit der Blendenscheibe in Wirkstellung zu bringen, kommt der Einbau eines Getriebes, Riemenantriebs, Zahnkranzes o. ä. in Frage. Bei geeigneter Ansteuerung kann die Blendenscheibe alternativ direkt auf die Motorachse montiert werden. Schrittmotoren mit möglichst geringer Schrittweite erlauben eine nahezu kontinuierliche Drehung der Blendenscheibe. Insbesondere erlaubt die Verwendung eines Schrittmotors, dass eine bestimmte Einstellung der schrägen Auflichtbeleuchtung, insbesondere ein von einem bestimmten Objekt abhängiger Auflichtwinkel, zuverlässig reproduzierbar ist.
Vorteilhafterweise ist die Drehachse der Blendenscheibe parallel zur optischen Achse im Mikroskopbeleuchtungssystem derart angeordnet, dass die Verbindungslinie 17 der Durchstoßpunkte der Drehachse und der optischen Achse durch die Blendenscheibe einen Winkel von im wesentlichen 45 Grad mit der Horizontalen einschließt. ”Im wesentlichen” meint eine Genauigkeit von etwa 10 Grad, so dass besagter Winkel in einem Bereich von 35 Grad bis 55 Grad liegen sollte. Mit ”Horizontale” ist in der Praxis die horizontale Linie durch die optische Achse des Beleuchtungsstrahlengang gemeint.
Legt man ein kartesisches Koordinatensystem auf die Blendenscheibe mit Ursprung des Koordinatensystems in der Drehachse der Blendenscheibe, wobei die x-Achse die Horizontale und die y-Achse die Vertikale darstellt, erreicht man mit der angegebenen vorteilhaften Anordnung der Drehachse relativ zur optischen Achse, dass bei Drehung der Blendenscheibe die ausgewählte Blendenöffnung auf einem Kreisbogen innerhalb der Apertur-Festblende (oder allgemeiner des vorgegebenen Bereichs um die optische Achse) unter etwa 45 Grad zur x- und y-Achse bewegt wird. Besagter Kreisbogen kann bei den praktischen Abmessungen der Apertur-Festblende durch eine Gerade gut approximiert werden. Wird ein solcher Beleuchtungsstrahlengang als Auflichtbeleuchtungsstrahlengang über ein Mikroskopobjektiv nach den Prinzipien der Köhler'schen Beleuchtung auf die Objektebene geleitet, kann bezogen auf das korrespondierende x'-y'-Koordinatensystem in der Objektebene eine schräge Auflichtbeleuchtung realisiert werden, bei der die Lichteinfallsrichtung (Azimutwinkel) etwa 45 Grad beträgt und der Auflichtwinkel durch Bewegung der Blendenöffnung von der optischen Achse weg (durch Drehen der Blendenscheibe um die Drehachse) eingestellt werden kann.
Auf diese Weise können Strukturen auf der Probe in Nord-Süd-Richtung (parallel zur x'-Achse) und gleichzeitig Strukturen in Ost-West-Richtung (y'-Achse) gut sichtbar gemacht werden. Dies können z. B. Strukturen auf Wafern, mikroelektronischen Bauteilen, Solar Panels, etc. sein, die an fertigen Bauteilen oder während des Herstellungsprozesses untersucht werden. Ist nämlich eine Blendenöffnung beispielsweise nur in vertikaler Richtung bezogen auf die optische Achse verschiebbar, also in Nord-Süd-Richtung bezogen auf besagtes kartesisches Koordinatensystem in der Blendenscheibe, so resultiert hieraus bei einer weiter unten erläuterten Mikroskop-Auflichtbeleuchtung nach Köhler eine Variation des Auflichtwinkels in horizontaler Richtung bezogen auf die Objektebene (also in Ost-West-Richtung im entsprechenden kartesischen Koordinatensystem der Objektebene). Mit einer solchen variierbaren schrägen Auflichtbeleuchtung lassen sich zwar Strukturen mit Nord-Süd-Ausrichtung auf dem Präparat gut darstellen, allerdings sind insbesondere Strukturen in Ost-West-Richtung, also parallel zur Verstellrichtung, bei Variation des Auflichtwinkels nicht besser sichtbar. Mit der vorgeschlagenen schrägen 45°-Auflichtbeleuchtung sind hingegen sowohl Strukturen mit Nord-Süd-Ausrichtung als auch Strukturen mit Ost-West-Ausrichtung gut sichtbar zu machen. Insbesondere ist es nicht notwendig, zur besseren Sichtbarmachung solcher Strukturen den Objekttisch, beispielsweise um 45 Grad, zu drehen. Solche Drehtische sind kostenintensiv und würden überdies nur eine schlechte Reproduzierbarkeit erlauben.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann es sinnvoll sein, die Drehachse der Blendenscheibe in zumindest einer Richtung senkrecht zur optischen Achse verschiebbar anzuordnen. Hierzu kann beispielsweise der oben genannte Schrittmotor, der die Blendenscheibe um die Drehachse drehen kann, in dem x-y-Koordinatensystem der Blendenscheibe verschoben werden, beispielsweise in x- und/oder y-Richtung. Auf diese Weise könnte zusätzlich zur schrägen 45°-Beleuchtung eine Verstellung in Nord-Süd- und/oder Ost-West-Richtung erfolgen.
Als besonders vorteilhaft hat sich zusätzlich eine Kontrasterhöhung und Auflösungssteigerung der schrägen Auflichtbeleuchtung bei Beleuchtung im ultravioletten Spektralbereich herausgestellt (”Oblique UV”). Eine Beleuchtung mit den kurzen Wellenlängen des UV-Spektrums führt nach den Gesetzen der Physik zu einer höheren Auflösung als eine Beleuchtung im sichtbaren Bereich. Als Lichtquelle eignet sich insbesondere eine LED, die Licht mit einer Wellenlänge von 365 nm (als ”i-line” im Englischen bezeichnet) abgibt. Der ultraviolette Spektralbereich reicht von 400 bis etwa 185 nm. Bereits bei axialer Auflicht-Hellfeld-Beleuchtung bringt die UV-Beleuchtung eine höhere Auflösung, zusätzlich ergibt sich beim Übergang zur schrägen Auflichtbeleuchtung eine plastische Darstellung der Objektstrukturen. Mit der Oblique-UV-Beleuchtung lassen sich Bauteile mit größerer Topografie bei gesteigerter Auflösung inspizieren. Feine Kratzer, beispielsweise auf blanken Wafern oder der Grad der Auswaschung von Photoresist an Halbleiterstrukturen können hiermit sichtbar gemacht werden.
Ein speziell für diese Oblique-UV-Beleuchtung abgestimmtes UV-Objektiv in Verbindung mit einem UV-Strahlenteiler sowie einer UV-empfindlichen Kamera erlauben es dem Benutzer, das von der Kamera gewonnene UV-Bild beispielsweise am Monitor eines PCs sichtbar zu machen und zu optimieren. Es gibt aber auch UV-Objektive (z. B. von der Anmelderin), die in der Lage sind, sowohl klassische Verfahren wie Hellfeldauflicht, Dunkelfeldauflicht und DIC-Auflicht abzubilden als auch die gleichen Verfahren in i-line Beleuchtung (also im UV-Spektralbereich bei 365 nm). Ferner gibt es Strahlenteiler, die zwar „UV-optimiert” sind, aber auch für die entsprechenden Verfahren im visuellen Licht geeignet sind.
Ein weiterer wichtiger Aspekt der Erfindung betrifft ein Mikroskopbeleuchtungssystem mit einer Lichtquelle und einer Blendeneinrichtung zur Erzeugung zum einen eines zentrierten und zum anderen alternativ eines dezentrierten Beleuchtungsstrahlengangs, bei dem die Spektralbereiche der Beleuchtung in einfacher Weise veränderbar sind. Für diesen Aspekt wird gesonderter Schutz vorbehalten. Der Übersichtlichkeit halber soll allerdings im Folgenden dieser Aspekt als vorteilhafte Ausgestaltung des oben behandelten Mikroskopbeleuchtungssystems beschrieben werden. Als Lichtquellen bekannter Mikroskopbeleuchtungssysteme stehen üblicherweise verschiedene Lampenhäuser mit unterschiedlichen Lampentypen als Lichtquelle zur Verfügung. Zum Ausblenden bestimmter Spektralbereiche werden Filter eingesetzt. Beispielsweise ist das Umschalten vom visuellen Spektrum zum ultravioletten Spektrum bisher immer mit dem manuellen oder motorischen Ein-/Ausschwenken von Filtern verbunden. Ein solches Umschalten des Spektralbereichs kann in technisch einfach zu realisierender Weise dadurch erfolgen, dass das Mikroskopbeleuchtungssystem zwei Lichtquellen unterschiedlichen Spektrums oder unterschiedlicher Wellenlängenbereiche aufweist. Durch einfaches Umschalten zwischen den Lichtquellen kann dann das Beleuchtungsspektrum geändert werden, ohne Notwendigkeit der Bedienung von Filtern. Voraussetzung hierfür ist selbstverständlich, dass die Lichtquellen und die von diesen erzeugten Strahlengänge in geeigneter Weise in den Beleuchtungsstrahlengang des Mikroskopbeleuchtungssystems eingekoppelt werden. In einfacher Weise lässt sich dies mittels eines dichromatischen Strahlenteilers realisieren, über den die beiden Lichtquellen in den Beleuchtungsstrahlengang einkoppelbar sind. Selbstverständlich lässt sich dieser Aspekt auch auf mehr als zwei Lichtquellen erweitern.
Die Lichtquellen können insbesondere als LEDs ausgeführt sein, die insbesondere in ihrer Leistung ansteuerbar sind. Hierdurch können die verschiedenen LEDs abwechselnd zugeschaltet werden, so dass ein leichtes Umschalten beispielsweise zwischen dem visuellen und dem ultravioletten (oder ein den ultravioletten Wellenlängenbereich zumindest teilweise einschließendes) Spektrum möglich ist. Die Leistungsansteuerung kann auch derart ausgestaltet sein, dass bestimmte Anteile verschiedener Spektren mit bestimmter Intensität gleichzeitig in den Beleuchtungsstrahlengang eingekoppelt werden können.
Zur Realisierung einer Auflichtbeleuchtung nach dem Köhlerschen Prinzip kann die Blendenscheibe in einer zur Lichtquelle des Mikroskopbeleuchtungssystems konjugierten Ebene angeordnet sein. Die Lichtquelle wird in diesem Fall in die Blendenscheibe bzw. die unmittelbar davor angeordnete Apertur-Festblende abgebildet. Gleichzeitig ist die Blendenscheibe des Mikroskopbeleuchtungssystems in einer zur Eintrittspupille des Mikroskopobjektivs konjugierten Ebene angeordnet. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Ausleuchtung der Objektebene erreicht.
Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein Mikroskop mit einem zumindest eine Lichtquelle aufweisenden Mikroskopbeleuchtungssystem, wie es oben geschildert wurde, und mit mindestens einem Mikroskopobjektiv. In der Praxis ist meist ein Objektivwechsler mit mehreren Mikroskopobjektiven vorhanden, von denen eines ausgewählt werden kann. Im Übrigen weist das Mikroskop die üblichen Komponenten, wie Tubusoptik, Okular und/oder Kamera auf, die, soweit nicht anders angegeben, unter den Begriff Abbildungsoptik zusammengefasst werden sollen. Bei einem solchen Mikroskop kann eine Auflichtbeleuchtung dadurch realisiert werden, dass der Beleuchtungsstrahlengang des Mikroskopbeleuchtungssystems über einen Strahlteiler, der vorzugsweise zwischen dem Mikroskopobjektiv und der Abbildungsoptik angeordnet ist, in den Strahlengang des Mikroskops eingekoppelt wird, so dass das Objektiv das Lichtbüschel auf das Präparat fokussiert. Ausgehend vom Objekt wird dieses über den Abbildungsstrahlengang durch das Objektiv, den Strahlteiler und eine Tubusoptik auf eine Kamera abgebildet.
Die Verwendung einer Blendenscheibe mit verschiedenen Blendenöffnungen hat den Vorteil, dass sehr viel kleinere Aperturblenden-Durchmesser realisiert werden können als bei Verwendung beispielsweise einer Irisblende. Während Irisblenden nur bis auf einen Durchmesser von etwa 1 mm zugezogen werden können, sind als Blendenöffnung in der Blendenscheibe auch kleinere Durchmesser möglich. Zum Beispiel hat ein Objektiv 150×/0.90 einen Pupillendurchmesser von 2,4 mm. Wenn die Aperturblende mit Faktor 2 in die Objektivpupille abgebildet wird, wird für die volle Beleuchtungsapertur dieses Objektivs ein Aperturblenden-Durchmesser von nur 2,4 mm/2 = 1,2 mm benötigt. Will man bei diesem Objektiv beleuchtungsseitig abblenden, muss der Blendendurchmesser deutlich kleiner als 1,2 mm sein, besser kleiner als 1 mm, was jedoch mit herkömmlichen Irisblenden nicht möglich ist. Soll zudem ein dezentrierter Beleuchtungsstrahlengang erfindungsgemäß erzeugt werden, dessen Durchmesser gänzlich außerhalb der optischen Achse liegt, so muss bei besagtem Objektiv der Blendendurchmesser kleiner gleich 0,6 mm sein. Auch dies wäre mit herkömmlichen Irisblenden nicht möglich.
Bei dem genannten Mikroskop ist es vorteilhaft, wenn bei mehreren Objektiven jeweils einem Mikroskopobjektiv eine Blendenöffnung auf der Blendenscheibe des Mikroskopbeleuchtungssystems zugeordnet ist oder zuordenbar ist. Je nach verwendetem Mikroskopobjektiv kann eine bestimmte Blendenöffnung mit entsprechendem Blendendurchmesser für die Auflichtbeleuchtung ausgewählt werden. Diese Zuordnung kann benutzerseitig vorgenommen werden oder auch werksseitig, beispielsweise durch entsprechende Ansteuerung der jeweiligen Komponenten, eingestellt sein. In einer anderen Ausgestaltung weist ein solches Mikroskop mehrere Mikroskopobjektive auf. Dabei ist diesen Mikroskopobjektiven eine Blendenöffnung einer bestimmten Größe auf der Blendenscheibe des Mikroskopbeleuchtungssystems zugeordnet oder zuordenbar. Alternativ sind mindestens einem der Mikroskopobjektive mehrere Blendenöffnungen zugeordnet oder zuordenbar. Die Zuordnung wird zweckmäßigerweise derart gestaltet, dass beim Wechsel eines Objektivs die zugehörige Blendenöffnung bzw. eine der zugehörigen Blendenöffnungen mittels entsprechender Drehung der Blendenscheibe in die Zielposition, d. h. auf die optische Achse gedreht wird.
Die Möglichkeit, verschieden große Blendenöffnungen am Umfang der Blendenscheibe zu verteilen, zweckmäßigerweise in einer Abfolge mit steigenden Durchmessern, erzielt den gleichen Effekt wie das Öffnen oder Schließen einer Irisblende in der Aperturebene. Die Reproduzierbarkeit dieser Methode ist jedoch wesentlich höher als bei einer Irisblende. Je nach den Unterschieden in den Durchmessern benachbarter Blendenöffnungen ist es auch denkbar, zwei oder mehr Blendenöffnungen einem bestimmten Mikroskopobjektiv zuzuordnen. Die Größe der Blendenöffnung bestimmt die Größe der Beleuchtungsapertur, die bekanntlich mit geringer werdendem Wert zu geringerer optischer Auflösung aber höherem Kontrast führt. Große Öffnungen ergeben höhere Beleuchtungsaperturen mit höherer Auflösung und weniger Kontrast.
Zur Optimierung des mikroskopisch gewonnenen Bildes hinsichtlich Auflösung und Kontrast ist es besonders sinnvoll, eine Steuereinheit vorzusehen, die mit einer Antriebseinheit zur Drehung der Blendenscheibe des Mikroskopbeleuchtungssystems und optional zusätzlich mit der zumindest einen Lichtquelle des Mikroskopbeleuchtungssystems in Wirkverbindung steht. Hierbei kann die Steuereinheit beispielsweise derart ausgebildet sein, dass abhängig von einer Beleuchtung im UV-Bereich oder im visuellen Bereich das entsprechende Mikroskopobjektiv und die diesem zugeordnete Blendenöffnung jeweils in ihre Ausgangsstellung bzw. Zielposition gefahren werden. Beispielsweise kann auch abhängig von dem gewählten Spektrum der Lichtquelle die zugeordnete Blendenöffnung für einen mehr oder wenig stark dezentrierten Beleuchtungsstrahlengang positioniert werden.
Es ist insbesondere vorteilhaft, wenn zur Auswertung eines Kamerabildes die Steuereinheit mit einer Kamera in Wirkverbindung steht, die die mikroskopische Objektabbildung in Form eines Kamerabildes darstellt. Das Kamerabild lässt sich mit weiter unten beschriebenen Methoden hinsichtlich Auflösung und/oder Kontrast auswerten. Durch Variation eines oder mehrerer der einstellbaren Parameter (Spektrum der Lichtquelle, Intensität der Beleuchtung, Durchmesser der Blendenöffnung, Auflichtwinkel und Lichteinfallsrichtung sowie Art des Mikroskopobjektivs) mittels der Steuereinheit kann das Kamerabild optimiert werden. Die entsprechend aufgefundenen Parameter können für spätere gleichartige Untersuchungen wieder entsprechend eingestellt werden, wodurch hohe Reproduzierbarkeit gegeben ist.
Durch Ansteuerung der zumindest einen Lichtquelle können beispielsweise das Spektrum oder der Wellenlängenbereich der Beleuchtung sowie die Intensität der Beleuchtung definiert eingestellt werden. Durch Ansteuerung der Antriebseinheit der Blendenscheibe können beispielsweise der Durchmesser der Blendenöffnung, der Auflichtwinkel (Abstand der Blendenöffnung zur optischen Achse) und die Lichteinfallsrichtung (Position der Blendenöffnung bezogen auf die optische Achse bei gleichem Abstand) definiert eingestellt werden.
Verschiedene Optimierungen des Kamerabildes sind möglich: Zum einen kann das jeweils angezeigte Kamerabild durch Variation eines oder mehrerer der genannten einstellbaren Parameter optimiert werden. Zum anderen kann eine Reihe von Kamerabildern bei verschiedenen Einstellungen (Variation besagter Parameter) aufgenommen werden, aus der ein optimales Kamerabild automatisch oder durch einen Benutzer ausgewählt wird. Die zu dem optimalen Kamerabild gehörenden Einstellungen können für weitere Kamerabilder an diesem oder an ähnlichen Objekten gewählt werden.
Der Prozess der Optimierung des Kamerabildes mit der zugehörigen Einstellung der genannten Parameter erfolgt vorzugsweise automatisch mittels einer Bildanalyseeinrichtung, die Bestandteil der Steuereinheit ist. Diese Selbst-Optimierung des Kamerabildes erfolgt dann ähnlich wie bei einem Regelkreis, bei dem die Eingangsgrößen die genannten einstellbaren Parameter darstellen, während die resultierende Ausgangsgröße eines oder mehrere Auswertekriterien für das Kamerabild, also zumindest Auflösung und/oder Kontrast, sind.
Schließlich ist es hinsichtlich der bereits beschriebenen Beleuchtung im ultravioletten Spektralbereich (”Oblique UV”) vorteilhaft, wenn besagte Steuereinheit derart ausgestaltet ist, dass sie automatisch oder aufgrund einer Benutzereingabe eine Lichtquelle mit einem Spektrum im ultravioletten Wellenlängenbereich im Beleuchtungsstrahlengang aktiviert und mittels der Antriebseinheit der Blendenscheibe eine vom Benutzer vorgebbare Blendenöffnung (alternativ eine fest vorgegebene Blendenöffnung) an eine Position in Bezug auf die optische Achse reproduzierbar einstellt. Auch das nacheinander Einstellen mehrerer definierter Positionen kann sinnvoll sein, um die beste Position auswählen zu können.
Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein Verfahren zur schrägen Auflichtbeleuchtung von mikroskopisch zu untersuchenden Objekten. Zahlreiche Gesichtspunkte dieses Verfahrens wurden bereits oben in Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Mikroskopbeleuchtungssystem bzw. Mikroskop erläutert. Insofern bezieht sich die dortige Offenbarung ausdrücklich auch auf das erfindungsgemäße Verfahren. Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur schrägen Auflichtbeleuchtung von mikroskopisch zu untersuchenden Objekten wird prinzipiell eine um eine Drehachse drehbare Blendenscheibe, auf der in Umfangsrichtung mehrere Blendenöffnungen unterschiedlicher Größe angeordnet sind, derart in Bezug zur optischen Achse eines Mikroskopbeleuchtungssystems angeordnet, dass jede Blendenöffnung durch Drehen der Blendenscheibe in eine Ausgangsstellung zentriert auf der optischen Achse und durch weiteres Drehen innerhalb eines vorgegebenen Bereichs um die optische Achse dezentriert zur optischen Achse angeordnet werden kann. Bezüglich der Vorteile dieses Verfahrens sei ausdrücklich auf die obigen Erläuterungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Mikroskopbeleuchtungssystem bzw. Mikroskop hingewiesen.
Es ist vorteilhaft, wenn als Lichtquelle des Mikroskopbeleuchtungssystems eine Lichtquelle mit einem Spektrum im ultravioletten Bereich verwendet wird, wobei insbesondere vorteilhaft ist, wenn (zumindest) zwei Lichtquellen im ultravioletten bzw. im visuellen Bereich verwendet werden, die jeweils über einen dichromatischen Strahlenteiler in den Strahlengang des Mikroskopbeleuchtungssystems eingekoppelt werden. Diese Ausgestaltungen wurden bereits oben ausführlich erläutert. Eine erneute Behandlung dieser Ausführungsformen soll daher zur Vermeidung von Redundanzen unterbleiben. Gleiches gilt für die Ausgestaltung, wonach zur Drehung der Blendenscheibe ein Antriebsmotor verwendet wird, dessen Welle mit der Drehachse der Blendenscheibe zusammenfällt. Unter ”Zusammenfallen” soll eine Verbindung von Drehachse und Welle oder eine einstückige Ausführung umfasst sein.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem der in Bezug zur optischen Achse zentriert oder dezentriert verlaufende Beleuchtungsstrahlengang über ein Mikroskopobjektiv auf das zu untersuchende Objekt geleitet wird, ist es vorteilhaft, wenn abhängig vom gewählten Mikroskopobjektiv eine zugehörige Blendenöffnung in besagte Ausgangsstellung zentriert zur optischen Achse gebracht wird. Hierbei kann die Zuordnung Blendenöffnung-Mikroskopobjektiv werksseitig vorprogrammiert sein und beispielsweise über eine Steuereinheit vorgenommen werden, oder aber die Zuordnung kann vom Benutzer definiert werden. Hierdurch hat der Benutzer eine weitere Möglichkeit, die Startposition der Blendenscheibe festzulegen, von der aus der geeignete Auflichtwinkel eingestellt werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere zur Optimierung eines Kamerabildes eines mikroskopisch untersuchten Objektes dienen. Hierzu wird das Kamerabild zumindest hinsichtlich Auflösung und/oder Kontrast ausgewertet. Diese Auswertung kann entweder mittels bekannter Bildverarbeitungsmethoden erfolgen oder aber entsprechend hier vorgeschlagener Auswertemethoden, die weiter unten erläutert werden. Durch Drehen der Blendenscheibe innerhalb des vorgegebenen Bereichs um die optische Achse, mit anderen Worten durch Veränderung des Auflichtwinkels, kann die Plastizität der Darstellung optimiert werden.
Eine zusätzliche oder alternative Möglichkeit zur Optimierung des Kamerabilds stellt die Wahl einer geeigneten Blendenöffnung und/oder eines geeigneten Mikroskopobjektivs dar. Beispielsweise kann bei gegebenem Mikroskopobjektiv ausgehend von der diesem Objektiv zugeordneten Blendenöffnung durch Wahl einer kleineren oder größeren Blendenöffnung ab- bzw. aufgeblendet werden. Die kleiner Beleuchtungsapertur führt dann im Vergleich zur größeren Beleuchtungsapertur zu einer geringeren Auflösung bei höherem Kontrast, während die größere Beleuchtungsapertur im Vergleich zur kleineren Beleuchtungsapertur zu einer erhöhten Auflösung bei geringerem Kontrast führt. Abhängig von der gewünschten Objektvergrößerung wird das passende Mikroskopobjektiv gewählt. Beim Übergang von einer Beleuchtung mit visuellem Licht zu UV-Licht kann zudem ein Objektivwechsel erforderlich sein.
Eine weitere Alternative oder zusätzliche Möglichkeit der Kamerabildoptimierung ist schließlich die Wahl der Lichtquelle des Mikroskopbeleuchtungssystems. Wie bereits oben ausgeführt, kann die Beobachtung im visuellen Bereich des Spektrums ausreichend und vorteilhaft sein; für höhere Auflösungen ist jedoch das Umschalten auf UV-Beleuchtung vorteilhaft.
Mögliche Verfahren zur Optimierung des Kamerabildes wurden bereits oben in Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Mikroskop mit Steuereinheit ausführlich erläutert. Zur Vermeidung von Wiederholungen sollen die dortigen Ausführungen auch das erfindungsgemäße Verfahren bezüglich möglicher Kamerabildoptimierungen stützen.
Die Optimierung des Kamerabildes erfolgt insbesondere dadurch, dass zu verschiedenen änderbaren Einstellungen am Mikroskop und/oder am Mikroskopbeleuchtungssystem, also insbesondere die eben besprochenen Möglichkeiten der Veränderung des Auflichtwinkels, der Blendenöffnung, des Mikroskopobjektivs und/oder der Lichtquelle, die zugehörigen Kamerabilder eines ausgewählten Objektbereichs aufgenommen und aus diesen Kamerabildern jeweils zu einem representativen Ausschnitt ein Intensitätsprofil erstellt wird. Ein solches Intensitätsprofil besteht insbesondere aus den Grauwerten einer Bildzeile aufgetragen über die entsprechende Bildzeile, beispielsweise als Anzahl der Pixel. Je nach Art des Objekts kann auch ein dreidimensionales Intensitätsprofil erstellt werden. In einem nächsten Schritt werden Auswertekriterien für die gewonnenen Intensitätsprofile aufgestellt. Besonders zweckmäßige Auswertekriterien stellen die Anzahl und die Steigung der Flanken eines Intensitätsprofils oder die Anzahl der Extremwerte in einem Intensitätsprofil dar. Während die Anzahl der Flanken eine Auskunft über den Kontrast des betrachteten Bildausschnitts gibt, gibt die Anzahl der Extremwerte (Maxima und Minima des Intensitätsprofils bzw. der Grauwerte) Auskunft über die Auflösung in dem betrachteten Bildabschnitt. Anstelle des Intensitätsprofils kann zur Auswertung auch die erste mathematische Ableitung des selbigen herangezogen werden, in der Flanken des Intensitätsprofils durch Extremwerte und Extremwerte des Intensitätsprofils durch Nullstellen erkennbar sind. Die Intensitätsprofile der einzelnen Kamerabilder können anschließend hinsichtlich der Beurteilungskriterien verglichen werden und daraus das optimale Intensitätsprofil mit dem dazugehörigen Kamerabild bestimmt werden. Diese Bestimmung erfolgt anhand der jeweiligen Aufgabenstellung. Diese kann beispielsweise darin bestehen, ein Bild höchstmöglicher Auflösung zu generieren oder aber ein Bild mit einem optimalen Kompromiss aus hoher Auflösung und hohem Kontrast zu erzeugen.
Eine andere Art der Optimierung des Kamerabildes besteht darin, mit abgespeicherten Parametern für veränderbare Einstellungen am Mikroskop und/oder an dem Mikroskopbeleuchtungssystem verschiedene Kamerabilder zu erzeugen und vom Benutzer das optimale Kamerabild auswählen zu lassen. In diesem Fall würde die Beurteilung der Kamerabilder visuell durch den Benutzer erfolgen. Zu den abgespeicherten Parametern gehören wieder Auflichtwinkel, d. h. Drehung der Blendenscheibe bei gegebener Blendenöffnung, Lichteinfallsrichtung, d. h. Drehrichtung der Blendenscheibe, Beleuchtungsapertur, d. h. in der Arbeitsstellung befindliche Blendenöffnung, Beleuchtungsspektrum, d. h. aktive Lichtquelle mit vorgegebenem Spektralbereich, Intensität der Lichtquelle und Art des Mikroskopobjektivs.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
Figurenbeschreibung
1 zeigt schematisch in perspektivischer Ansicht den prinzipiellen Aufbau einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikrospopbleuchtungssystems mit zugehörigem Mikroskop;
2 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform des Aufbaus aus 1 in einer Seitenansicht mit einer zweiten Lichtquelle und einer Steuereinheit zur Optimierung des Kamerabildes;
3 zeigt eine Ausführungsform einer Blendenscheibe eines Mikroskopbeleuchtungssystems in drei unterschiedlichen Drehpositionen;
4 zeigt eine mikroskopische Aufnahme eines Objektbereichs und das Intensitätsprofil eines ausgewählten Bildausschnitts bei einer Objektbeleuchtung mit axialem (zentralem) Auflicht;
5 zeigt die gleiche Darstellung wie 4 bei schräger einseitiger Auflichtbeleuchtung aus einer ersten Lichteinfallsrichtung und
6 zeigt die gleiche Darstellung wie die 4 und 5 bei einer einseitigen schrägen Auflichtbeleuchtung aus der zu 5 entgegen gesetzten Lichteinfallsrichtung.
1 zeigt ein Mikroskopbeleuchtungssystem 1 in schematischer perspektivischer Ansicht. Das Mikroskopbeleuchtungssystem 1 umfasst eine Lichtquelle 2 und zwei der Lichtquelle 2 nachgeschaltete Linsen 5 und 6, die auf der optischen Achse 16 des Mikroskopbeleuchtungssystems 1 angeordnet sind. Die Lichtquelle 2 wird von den Linsen 5 und 6, die auch als Beleuchtungsoptik bezeichnet werden können, in die Aperturebene abgebildet, in der eine Apertur-Festblende 12 angeordnet ist. In der unmittelbar dahinter liegenden Ebene ist die Blendenscheibe 8 angeordnet. Sie enthält in Umfangsrichtung angeordnete Blendenöffnungen 9. Die Blendenscheibe 8 ist um eine Drehachse 11 drehbar, die in diesem Fall mit der Welle 11' eines Schrittmotors 10 zusammenfällt. Anstelle des Schrittmotors sind auch Lösungen mit anderen Antrieben, z. B. einem DC-Motor, oder einem magnetischen Antrieb denkbar. Die mechanische Ankopplung kann alternativ über Getriebe, Zahnräder, Zahnriemen etc. erfolgen. Wie aus 1 ersichtlich, hat eine Drehung der Blendenscheibe 8 um die Drehachse 11 zur Folge, dass die Blendenöffnungen 9 durch den von der Apertur-Festblende 12 vorgegebenen Bereich wandern. Auf diese Weise wird aus dem Beleuchtungsstrahlengang 15' vor der Apertur-Festblende 12 ein Beleuchtungsstrahlengang 15 nach der Blendenöffnung 9 durch Ausblendung erzeugt.
Ebenfalls auf der optischen Achse 16 des Mikroskopbeleuchtungssystems 1 angeordnet sind die Linsen 13 und 14, die den Beleuchtungsstrahlengang 15 weiter in Richtung Strahlenteiler 20 leiten. Der Strahlenteiler 20 gehört zum einen zum Mikroskopbeleuchtungssystem 1 und hat dort die Funktion der Umlenkung des Beleuchtungsstrahlengangs 15 auf das Objekt 36 in einer Objektebene; andererseits ist der Strahlenteiler 20 Bestandteil des Mikroskops 30, wo er einen Teil des vom Objekt 36 kommenden Abbildungsstrahlengangs (nicht dargestellt) in Richtung der Abbildungsoptik 33 durchlässt.
In 1 sehr schematisch dargestellt ist ein Mikroskop 30, das die wesentlichen Bestandteile Objektiv 31 und Abbildungsoptik 33 aufweist. Die Abbildungsoptik 33 umfasst übliche Komponenten, wie Tubusoptik, Okular und/oder Kamera. Da es auf diese Komponenten im Einzelnen hier nicht weiter ankommt, kann bezüglich des Aufbaus und der Funktion dieser Mikroskopkomponenten auf den bekannten Stand der Technik verwiesen werden. Das Mikroskop 30 umfasst weiterhin einen x'-y'-Mikroskoptisch 35, auf dem ein Objekt 36 in einer Objektebene gelagert ist, das mikroskopisch zu untersuchen ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich hierbei um einen Wafer, der beispielsweise auf Kratzer oder Fehlstrukturen hin untersucht werden soll. In bekannter Weise wird ein mikroskopisches Bild des betrachteten Objektbereichs aus dem Objekt 36 mittels Objektiv 31 und Abbildungsoptik 33 erzeugt. Dieses mikroskopische Bild kann entweder von einem Benutzer visuell mittels eines Okulars wahrgenommen werden oder von einer Kamera aufgenommen und auf einem Monitor (nicht gezeigt) dargestellt werden. Bezüglich letzterer Möglichkeit sei auf die Ausführungsform gemäß 2 verwiesen.
Im Folgenden sei die Funktionsweise des Aufbaus gemäß 1 geschildert: Optisch handelt es sich bei dem in 1 dargestellten Lukenstrahlengang um die Realisierung einer Köhlerschen Auflichtbeleuchtung mit Vertikalillumination (Einkoppelung des Beleuchtungsstrahlengangs über das Objektiv des Mikroskops auf die Objektebene). Hierzu ist die Blendenscheibe 8 in einer zur Lichtquelle 2 konjugierten Ebene angeordnet. Gleichzeitig ist die Blendenscheibe 8 in einer zur Eintrittspupille des Mikroskopobjektivs 31 konjugierten Ebene angeordnet. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Ausleuchtung der Objektebene und somit des beobachteten Präparatausschnitts erzielt. Die Lichtquelle 2 wird über die aus den Linsen 5 und 6 bestehende Beleuchtungsoptik in die Apertur-Blendenebene abgebildet. Eine Apertur-Festblende 12, die zentriert zur optischen Achse 16 angeordnet ist, gibt den maximalen Durchmesser der Aperturblende vor. Mittels einer innerhalb des vorgegebenen Bereichs der Apertur-Festblende 12 befindlichen Blendenöffnung 9 wird aus dem Beleuchtungsstrahlengang 15' ein zentrierter oder dezentrierter Beleuchtungsstrahlengang 15 erzeugt. Für eine zentrale Hellfeldbeleuchtung (auch axiale Auflicht-Hellfeldbeleuchtung genannt) wird jeweils eine der Blendenöffnungen 9 der Blendenscheibe 8 exakt auf der optischen Achse 16 positioniert. Die Größe der Blendenöffnung 9 bestimmt die Größe der Beleuchtungsapertur. Beim Übergang von zentraler zu schiefer Auflichtbeleuchtung wird die Blendenöffnung 9 aus ihrer zentriert zur optischen Achse 16 liegenden Ausgangsstellung herausbewegt. Diese Bewegung erfolgt im dargestellten Ausführungsbeispiel durch Drehen der Blendenscheibe 8 um ihre Drehachse 11, die gleichzeitig die Achse oder Welle 11' des Schrittmotors 10 ist. Je nach Drehrichtung des Schrittmotors 10 wandert die Blendenöffnung 9 nach schräg oben oder nach schräg unten und wird an die gewünschte Zielposition positioniert.
Aus 1 ist ersichtlich, dass die Drehachse 11 der Blendenscheibe 8 parallel zur optischen Achse 16 des Mikroskopbeleuchtungssystems 1 verläuft und zu dieser optischen Achse 16 ”um 45 Grad versetzt ist”. Exakt ausgedrückt heißt dies, dass die Verbindungslinie 17 der Durchstoßpunkte der optischen Achse 16 durch die Blendenscheibe 8 und der Drehachse 11 durch die Blendenscheibe 8 zur Horizontalen des Beleuchtungsstrahlengang und somit zur x-Achse des eingezeichneten Koordinatensystems einen Winkel von 45 Grad einschließt (vgl. 3). Der Winkel von 45 Grad wird auch zur eingezeichneten y-Achse eingeschlossen. Bei dem genannten Winkel von 45 Grad muss es sich selbstverständlich nicht um einen exakten 45°-Winkel handeln. Abweichungen sind möglich und können sogar je nach abzubildender Struktur auf dem Objekt 36 gewünscht sein. Da das Objekt 36 jedoch üblicherweise auf dem Mikroskoptisch 35 so angeordnet wird, dass auf dem Objekt 36 befindliche Strukturen in x'- und/oder y'-Richtung verlaufen, ist eine um etwa 45 Grad versetzte Anordnung vorteilhaft. Hierdurch erhält man nämlich eine Lichteinfallsrichtung, die bezogen auf das Koordinatensystem in der Objektebene bezüglich der beiden Achsen x' und y' ebenfalls einen Winkel von 45 Grad einnimmt. Auf diese Weise können sowohl in x'-Richtung (N-S-Richtung) als auch in y'-Richtung (O-W-Richtung) verlaufende Strukturen gleichermaßen plastisch dargestellt werden.
Eine Drehung der Blendenscheibe 8 führt dazu, dass die Blendenöffnung 9 innerhalb des durch die Apertur-Festblende 12 vorgegebenen Bereichs auf einem Kreisbogen wandert, dessen Radius dem Abstand der optischen Achse 16 von der Drehachse 11 entspricht. Nähere Erläuterungen hierzu finden sich im Zusammenhang mit 3. Diese Bewegung der Blendenöffnung 9 hat zur Folge, dass mit zunehmender Entfernung von der optischen Achse 16 der Auflichtwinkel am Objekt 36 vergrößert wird. Die Lichteinfallsrichtung bleibt in etwa bei einem Azimutwinkel von 45 Grad, da in guter Näherung der besagte Kreisbogen durch eine Gerade angenähert werden kann. Diese Gerade verläuft unter einem Winkel von 45 Grad zur Horizontalen und somit zur x-Achse.
In einer weiteren Ausgestaltung kann die Blendenscheibe 8 als Ganzes in der Apertur-Blendenebene verschoben werden. Hierzu wird beispielsweise der Schrittmotor 10 seinerseits in der X-Y-Ebene beweglich gelagert. Eine Bewegung des Schrittmotors 10 in Y-Richtung bewirkt eine Verschiebung des Beleuchtungsstrahlengangs 15 in y'-Richtung in der Objektebene. Umgekehrt bewirkt eine Bewegung des Schrittmotors 10 in X-Richtung eine Verschiebung des Beleuchtungsstrahlengangs 15 in x'-Richtung in der Objektebene.
Durch Einsatz einer Lichtquelle 2 mit Emission im UV-Spektrum (beispielsweise eine LED mit Abstrahlung der sogenannten ”i-line” von 365 nm) kann aufgrund der niedrigen Wellenlänge eine höhere Auflösung als bei Beleuchtung im visuellen Bereich erzielt werden. Gleichzeitig kann durch die geschilderte Erzeugung eines dezentrierten Beleuchtungsstrahlengangs 15' eine plastische Darstellung von Strukturen auf dem Objekt 36 erzeugt werden. Dies erlaubt beispielsweise die Darstellung feiner Kratzer auf blanken Wafern oder die Sichtbarmachung des Grades der Auswaschung von Fotoresist an Halbleiterstrukturen. Die schräge Auflichtbeleuchtung mit UV-Licht soll auch ”Oblique-UV” genannt werden.
2 beschreibt eine Anordnung, mit der zwischen zwei Lichtquellen in einfacher Weise umgeschaltet werden kann. Weiterhin beschreibt 2 eine Anordnung zur Optimierung eines Kamerabildes, das die mikroskopische Abbildung von Strukturen auf einem Objekt 36 enthält. 2 zeigt als Basis im Wesentlichen die gleichen Elemente wie 1, die mit den selben Bezugszeichen versehen sind. Auf eine erneute Diskussion der aus 1 bereits bekannten Elemente kann daher hier verzichtet werden. Es werden lediglich die zusätzlichen Elemente im Folgenden besprochen.
Zusätzlich zur Lichtquelle 2 enthält das Mikroskopbeleuchtungssystem 1 eine weitere Lichtquelle 3, die über Linse 7 und einen dichromatischen Teller 4 in den Beleuchtungsstrahlengang 15' eingekoppelt wird. Die weitere Linse 6 ist gegenüber 1 unverändert. Somit bilden die Linsen 5 und 6 für die Lichtquelle 2 und die Linsen 7 und 6 für die Lichtquelle 3 die jeweilige Beleuchtungsoptik. Weiterhin dargestellt sind in 2 Elemente der aus 1 bekannten Abbildungsoptik 33 des Mikroskops 30. Es handelt sich hierbei um die Tubusoptik 32 und eine hinter die Tubusoptik 32 geschaltete Kamera 34. Die Kamera 34 nimmt das mikroskopische Bild elektronisch auf. Das Kamerabild kann zum einen visuell dargestellt werden, zum anderen auch elektronisch weiterverarbeitet und mit Methoden der Bildverarbeitung ausgewertet werden. Der dargestellte Aufbau eines Mikroskops 30 mit Objektiv 31, Tubusoptik 32 und Kamera 34 ist dem Fachmann an sich bekannt.
In 2 ist weiterhin eine Steuereinheit 40 dargestellt. Mittels dieser Steuereinheit 40 kann eine vollautomatische, aber auch halbautomatische Optimierung des erhaltenen Kamerabildes erfolgen. Hierzu soll exemplarisch eine Möglichkeit geschildert werden, ohne die im allgemeinen Beschreibungsteil dieser Anmeldung geschilderte Vielzahl von Möglichkeiten einzuschränken.
Die Steuereinheit 40 ist, wie aus 2 ersichtlich, mit den beiden Lichtquellen 2 und 3, mit dem Schrittmotor 10 sowie mit der Kamera 34 verbunden. Die Ansteuerung weiterer Komponenten, insbesondere eines (hier nicht dargestellten) Objektivrevolvers auf mehreren Objektiven zur Wahl eines geeigneten Objektivs 31, kann zweckmäßig sein. Die Steuereinheit 40 ist mit den Lichtquellen 2 und 3 derart verbunden, dass zumindest ein abwechselnder Betrieb dieser Lichtquellen, also ein An- und Ausschalten derselbigen möglich ist. In einer weitergehenden Ausgestaltung sind die Lichtquellen 2 und 3 über die Steuereinheit 40 auch in ihrer Intensität bzw. Leistung ansteuerbar. Die Steuereinheit 40 ist mit dem Schrittmotor 10 derart verbunden, dass eine bestimmte auf der Blendenscheibe 8 befindliche Blendenöffnung 9 durch Drehung der Blendenscheibe 8 in eine Ausgangsstellung gebracht werden kann, in der die Blendenöffnung 9 zentriert zur optischen Achse 16 des Mikroskopbeleuchtungssystems 1 angeordnet ist. Anschließend kann über die Steuereinheit 40 der Schrittmotor 10 angesteuert werden, um eine Feinverstellung vorzunehmen, bei der die Blendenöffnung 9 aus ihrer Ausgangsstellung herausbewegt wird, um innerhalb des von der Apertur-Festblende 12 vorgegebenen Bereichs an eine definierte Zielposition verschoben zu werden (wie in Zusammenhang mit 1 ausführlich erläutert). Schließlich ist die Steuereinheit 40 mit der Kamera 34 derart verbunden, dass in der Steuereinheit 40 das Kamerabild ausgewertet werden kann. Diese Auswertung umfasst zumindest die Kriterien Auflösung und/oder Kontrast. Selbstverständlich kann die Steuereinheit 40 auch bestimmte Einstellungen zur Bildaufnahme an der Kamera 34 vornehmen.
Es sei angenommen, dass die Lichtquelle 3 im ultravioletten Spektralbereich, die Lichtquelle 2 im visuellen Spektralbereich emittiert. Vorteilhaft ist die Verwendung von Leuchtdioden als Lichtquellen 2 und 3. Die Steuereinheit 40 kann die Lichtquellen 2 und 3 unabhängig voneinander ansteuern, d. h. ein- und ausschalten (und eventuell in ihrer Leistung regeln). Durch Wahl der geeigneten Lichtquelle kann der gewünschten Auflösung im mikroskopischen Kamerabild Rechnung getragen werden, die von der Feinheit der Strukturen auf dem Objekt 36 abhängt, das untersucht werden soll. Das Umschalten zwischen den Lichtquellen ist in einfacher Weise ohne Zwischenschalten und Betätigen von Filtern möglich. Die Blendenscheibe kann sechs oder in einer anderen Ausführungsform vierzehn (oder eine beliebige andere Anzahl) unterschiedliche Blendenöffnungen 9 enthalten. Die Blendenöffnungen 9 haben verschieden große Durchmesser und sind vorteilhaft in aufsteigender Reihenfolge der Durchmesser in Umfangsrichtung auf der Scheibe positioniert. In der Praxis wird mit einem Mikroskop 30 mit einem Objektivrevolver gearbeitet, so dass unterschiedliche Objektive 31 in den Abbildungsstrahlengang des Mikroskops 30 eingebracht werden können. Die Wahl des Objektivs hängt von der gewünschten Vergrößerung sowie von weiteren Parametern ab, die zum einen von den Strukturen auf dem Objekt 36, zum anderen von der verwendeten Lichtquelle abhängen. Bei einer UV-Beleuchtung wird vorteilhafterweise ein UV-taugliches Objektiv 31 eingesetzt. Einem bestimmten Objektiv 31 können ein oder mehrere Blendenöffnungen 9 zugeordnet sein. Ein Wechsel der Blendenöffnungen hat dann denselben Effekt wie das Öffnen oder Schließen einer Irisblende in der Aperturebene. Allerdings ist, wie bereits an anderer Stelle ausgeführt, die Reproduzierbarkeit dieser Methode wesentlich höher als bei einer Irisblende, außerdem können kleinere Blendendurchmesser erzielt werden als bei einer Irisblende. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit sei im Folgenden davon ausgegangen, dass jedem Objektiv 31 genau eine Blendenöffnung 9 auf der Blendenscheibe 8 zugeordnet ist. Diese Zuordnung ist zweckmäßigerweise in der Steuereinheit 40 programmtechnisch abgelegt, so dass bei einem Objektivwechsel automatisch die zugehörige Blendenöffnung 9 in ihre Ausgangsstellung zentriert auf die optische Achse 16 des Mikroskopbeleuchtungssystems 1 gefahren wird. Hierzu wird die Blendenscheibe 8 mittels des Schrittmotors 10 um die Drehachse 11 entsprechend verdreht. Wird folglich beispielsweise von einer Lichtquelle 2, 3 auf eine andere Lichtquelle 3, 2 umgeschaltet, so kann über die Steuereinheit 40 das entsprechende Objektiv 31 durch Drehen des Objektivrevolvers auf die optische Achse 37 des Abbildungsstrahlengangs des Mikroskops 30 eingebracht werden und gleichzeitig die zugehörige Blendenöffnung 9 durch Ansteuerung des Schrittmotors 10 in ihre Ausgangsstellung verbracht werden.
Es kann nun ein Kamerabild der mikroskopisch abgebildeten zu untersuchenden Strukturen auf dem Objekt 36 erzeugt werden. Beispielsweise wird zunächst mit ausgewählten Parametern (Lichtquelle, Blendenöffnung, Objektiv) ein Bild mit axialer Auflichtbeleuchtung realisiert. Ein solches Bild ist beispielsweise in der in 4 dargestellt. Man erkennt dort die in Ost-West-Richtung sich wiederholenden Strukturen, die sich in Nord-Süd-Richtung erstrecken. Es handelt sich hier um die Aufnahme von parallelen Strukturen eines Wafers. Durch Drehen der ausgewählten Blendenöffnung 9 in eine Richtung innerhalb des von der Apertur-Festblende 12 vorgegebenen Bereichs um die optische Achse 16 kann der Auflichtwinkel bei einer schrägen einseitigen 45°-Auflichtbeleuchtung verändert werden. Ein unter einem bestimmten Auflichtwinkel erzeugtes Bild desselben Objektbereichs (wie in 4) zeigt 5. 6 zeigt eine ähnliche Aufnahme, wobei hier die Blendenscheibe um denselben Drehwinkel in andere Richtung gedreht wurde, d. h. bei entgegengesetztem Auflichtwinkel im Vergleich zu 5. Die Unterschiede in den Kamerabildern sind hier bereits visuell deutlich zu erkennen. Auf diese Weise kann unter Variation der Auflichtwinkel und der Lichteinfallsrichtung eine Anzahl von Kamerabildern aufgenommen werden und das optimale Kamerabild ermittelt werden. In der Regel werden die zum optimalen Kamerabild gehörigen Einstellungen von der abzubildenden Struktur stark abhängen.
Neben einer Variation des Auflichtwinkels und der Lichteinfallrichtung können selbstverständlich andere Parameter, wie Art des Objektivs 31, Blendenöffnung 9 und Lichtquelle 2, 3, variiert werden.
Eine automatische Optimierung des Kamerabildes kann in vorteilhafter Weise dadurch erfolgen, dass, wie in den 4 bis 6 dargestellt, zu einem vorgegebenen Ausschnitt 51 aus dem Kamerabild 50 ein Intensitätsprofil 52 erstellt wird, welches in den 4 bis 6 jeweils zentral in das Kamerabild 50 eingeblendet ist. Das Intensitätsprofil 52 bildet in diesem Fall die über den Ausschnitt 51 (Pixeldistanz) vorhandenen Grauwerte. Die Übergänge von einem hellen in einen dunklen Grauwertbereich sind durch steile Flanken markiert. Steile Flanken stehen für einen hohen Kontrast. Gleichzeitig steht die Anzahl von Extremwerten, Maxima und Minima, in einem Intensitätsprofil 52 für die Auflösung im betrachteten Ausschnitt 51. In 4 deutet das Vorhandensein vieler Extremwerte auf eine hohe Auflösung hin, die wiederum auf Kosten des Bildkontrasts geht. Ein Vergleich mit 5 zeigt deutlich weniger Extremwerte und somit eine geringere Auflösung, bei einigen wenigen steilen Flanken, was auf einen hohen Kontrast hindeutet. Ähnlich liegen die Verhältnisse bei 6. Während bei 5 die Abweichungen von einem mittleren Grauwert (etwa 130 auf der Skala) in beiden Richtungen relativ hoch sind, sind in 6 die Abweichungen vom mittleren Grauwert (etwa 120) nach oben nur gering und lediglich nach unten höher. Dies wiederum deutet darauf hin, dass der Hell-Dunkel-Kontrast in 5 höher ist als in 6.
Die hier besprochene Auswertung der Intensitätsprofile 52 zu einer Reihe aufgenommener Kamerabilder 50 kann in einer Steuereinheit 40 automatisiert erfolgen. Auf diese Weise können diejenigen einstellbaren Parameter, die zu einem beispielsweise hinsichtlich des Kontrastes optimierten Kamerabild führen, bestimmt werden. Nach Einstellung dieser Parameter kann dann die gesamte Probe oder eine Reihe gleichartiger Proben untersucht werden.
3 zeigt eine Draufsicht auf eine schematisch dargestellte Blendenscheibe 8 mit insgesamt sechs Blendenöffnungen 9. Die Drehachse ist wieder mit 11 bezeichnet. 3b zeigt eine Stellung der Blendenscheibe 8, wie sie für die zentrierte Beleuchtung (oder axiale Auflichtbeleuchtung) eingesetzt wird, während die 3a und 3c Stellungen darstellen, die für eine schräge Auflichtbeleuchtung eingesetzt werden. Das Kamerabild 50 gemäß 4 kann beispielsweise mit einer Stellung der Blendenscheibe 8 gemäß 3b erzeugt werden, während die Kamerabilder 50 gemäß 5 und 6 mit Blendenscheibenstellungen erzeugt werden können, wie sie in 3c bzw. 3a gezeigt sind.
Die Apertur-Festblende ist mit 12 bezeichnet. Sie schneidet einen vorgegebenen Bereich aus, innerhalb dessen eine Verstellung einer ausgewählten Blendenöffnung 9 zur Variation des Auflichtwinkels erfolgen kann. Eine Verstellung über diesen vorgegebenen Bereich hinaus führt zu einer gänzlichen Abschattung. Erst bei weiterer Drehung gelangt die nächste in Umfangsrichtung vorhandene Blendenöffnung 9 in den durch die Apertur-Festblende 12 vorgegebenen Bereich.
Die optische Achse des Mikroskopbeleuchtungssystems 1 ist wiederum mit 16 bezeichnet. Aus der Darstellung der 3 ergibt sich in deutlicher Weise, dass die Verbindungslinie 17 zwischen optischer Achse 16 und Drehachse 11 in der Zeichenebene der 3 einen 45°-Winkel mit der x-Achse einschließt. Der Kreisbogen, entlang dessen eine Verstellung der Blendenöffnung 9 beim Drehen der Blendenscheibe 8 erfolgt, ist gestrichelt gezeichnet. Entlang dieser gestrichelten Linie müssen die übrigen Blendenöffnungen 9 angeordnet sein. Bei einer Feindrehung der Blendenscheibe 8 verschiebt sich die ausgewählte Blendenöffnung 9 aus ihrer Ausgangsstellung unter einem Winkel von ebenfalls angenähert 45° zur x-Achse, soweit diese Bewegung auf der gestrichelten Kreisbahn durch eine Bewegung auf einer entsprechenden Gerade approximiert wird.
Bezugszeichenliste

1: Mikroskopbeleuchtungssystem
2: Lichtquelle
3: Lichtquelle
4: dichromatischer Teiler
5: Linse
6: Linse
7: Linse
8: Blendenscheibe
9: Blendenöffnung
10: Antriebseinheit, Antriebsmotor, Schrittmotor
11: Drehachse
11': Welle
12: Apertur-Festblende
13: Linse
14: Linse
15, 15': Beleuchtungsstrahlengang
16: optische Achse
17: Verbindungslinie
20: Strahlenteiler
30: Mikroskop
31: Objektiv
32: Tubusoptik
33: Abbildungsoptik
34: Kamera
35: Mikroskoptisch
36: Objekt
37: optische Achse
40: Steuereinheit
50: Kamerabild
51: Ausschnitt
52: Intensitätsprofil

Claims

Mikroskopbeleuchtungssystem (1) mit einer Lichtquelle (2, 3) und einer Blendeneinrichtung mit einer Blendenöffnung (9) zur Erzeugung eines zur optischen Achse (16) zentriert verlaufenden zentralen Beleuchtungsstrahlengangs (15'), wobei durch Verschieben der Blendenöffnung (9) ein in Bezug auf die optische Achse (16) dezentriert verlaufender Beleuchtungsstrahlengang (15) für eine schräge Auflichtbeleuchtung erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendeneinrichtung eine um eine Drehachse (11) drehbare Blendenscheibe (8) aufweist, auf der in Umfangsrichtung mehrere Blendenöffnungen (9) unterschiedlicher Größe angeordnet sind, von denen jede durch Drehen der Blendenscheibe (8) zentriert auf der optischen Achse (16) oder innerhalb eines vorgegebenen Bereichs um die optische Achse (16) dezentriert zur optischen Achse (16) positionierbar ist.
Mikroskopbeleuchtungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (11) der Blendenscheibe (8) parallel zur optischen Achse (16) derart angeordnet ist, dass die Verbindungslinie der Durchstoßpunkte der Drehachse (11) und der optischen Achse (16) durch die Blendenscheibe (8) einen Winkel von im Wesentlichen 45 Grad mit der Horizontalen (x) einschließt.
Mikroskopbeleuchtungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Drehen der Blendenscheibe (8) dieser ein Antriebsmotor (10) in Wirkstellung zugeordnet ist.
Mikroskopbeleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (11) der Blendenscheibe (8) in zumindest einer Richtung senkrecht zur optischen Achse (16) verschiebbar angeordnet ist.
Mikroskopbeleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass vor oder hinter der Blendenscheibe (8) eine zur optischen Achse (16) zentriert angeordnete Apertur-Festblende (12) angeordnet ist.
Mikroskopbeleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (3) ein Spektrum im ultravioletten Wellenlängenbereich aufweist.
Mikroskopbeleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikroskopbeleuchtungssystem zwei Lichtquellen (2, 3) in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen aufweist, von denen eine den ultravioletten Wellenlängenbereich zumindest teilweise einschließt.
Mikroskopbeleuchtungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine der beiden oder beide Lichtquellen (2, 3) über einen dichromatischen Strahlenteiler (4) in den Beleuchtungsstrahlengang (15') einkoppelbar ist bzw. sind.
Mikroskopbeleuchtungssystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen (2, 3) als LEDs ausgeführt sind.
Mikroskopbeleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendenscheibe (8) in einer zur Lichtquelle (2, 3) des Mikroskopbeleuchtungssystems (1) konjugierten Ebene angeordnet ist.
Mikroskop (30) mit einem zumindest eine Lichtquelle (2, 3) aufweisenden Mikroskopbeleuchtungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und mit zumindest einem Mikroskopobjektiv (31).
Mikroskop nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendenscheibe (8) des Mikroskopbeleuchtungssystems (1) in einer zur Eintrittspupille des Mikroskopobjektivs (31) konjugierten Ebene angeordnet ist.
Mikroskop nach Anspruch 11 oder 12, bei dem einem Mikroskopobjektiv (31) eine Blendenöffnung (9) einer bestimmten Größe auf der Blendenscheibe (8) des Mikroskopbeleuchtungssystems (1) zugeordnet ist oder zuordenbar ist.
Mikroskop nach Anspruch 13, das mehrere Mikroskopobjektive (31) aufweist und bei dem mehreren Mikroskopobjektiven (31) eine Blendenöffnung (9) einer bestimmten Größe auf der Blendenscheibe (8) des Mikroskopbeleuchtungssystems (1) zugeordnet ist oder zuordenbar ist, oder bei dem mindestens einem der Mikroskopobjektive (31) mehrere Blendenöffnungen (9) zugeordnet sind oder zuordenbar sind.
Mikroskop nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit (40) vorgesehen ist, die mit einer Antriebseinheit (10) zur Drehung der Blendenscheibe (8) des Mikroskopbeleuchtungssystems (1) und/oder mit der zumindest einen Lichtquelle (2, 3) des Mikroskopbeleuchtungssystems (1) in Wirkverbindung steht.
Mikroskop nach Anspruch 15 mit einer Kamera (34) zur Darstellung einer mikroskopischen Objektabbildung in Form eines Kamerabildes, wobei die Steuereinheit (40) zur Auswertung des Kamerabildes mit der Kamera (34) in Wirkverbindung steht.
Mikroskop nach Anspruch 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (40) derart ausgestaltet ist, dass durch Ansteuerung der zumindest einen Lichtquelle (2, 3) und/oder der Antriebseinheit (10) der Blendenscheibe (8) des Mikroskopbeleuchtungssystems (1), mit welcher eine ausgewählte Blendenöffnung (9) in den Beleuchtungsstrahlengang (15') einbringbar und an definierte Positionen in Bezug auf die optische Achse (16) reproduzierbar einstellbar ist, das Kamerabild hinsichtlich zumindest Auflösung und/oder Kontrast optimiert wird.
Mikroskop nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (40) derart ausgestaltet ist, dass die Optimierung des Kamerabildes hinsichtlich zumindest Auflösung und/oder Kontrast aufgrund einer Auswahl von Kamerabildern und/oder Eingabe von Kriterien durch den Benutzer erfolgt.
Mikroskop nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (40) derart ausgestaltet ist, dass die Optimierung des Kamerabildes hinsichtlich zumindest Auflösung und/oder Kontrast automatisch mittels einer Bildanalyseeinrichtung erfolgt.
Mikroskop nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (40) derart ausgestaltet ist, dass sie automatisch oder aufgrund einer Benutzereingabe eine Lichtquelle (3) mit einem Spektrum im ultravioletten Wellenlängenbereich im Beleuchtungsstrahlengang (15') aktiviert und mittels der Antriebseinheit (10) der Blendenscheibe (8) eine vom Benutzer vorgebbare Blendenöffnung (9) an eine oder mehrere definierte Positionen in Bezug auf die optische Achse (16) reproduzierbar einstellt.
Verfahren zur schrägen Auflichtbeleuchtung von mikroskopisch zu untersuchenden Objekten (36), bei dem durch Verschieben einer im Strahlengang eines Mikroskopbeleuchtungssystems (1) angeordneten Blendenöffnung (9) aus einer zur optischen Achse (16) des Mikroskopbeleuchtungssystems (1) zentrierten Lage heraus ein in Bezug auf die optische Achse (16) dezentriert verlaufender Beleuchtungsstrahlengang (15) für die schräge Auflichtbeleuchtung erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschieben einer Blendenöffnung (9) aus ihrer zentrierten Lage heraus dadurch erfolgt, dass eine um eine Drehachse (11) drehbare Blendenscheibe (8), auf der in Umfangsrichtung mehrere Blendenöffnungen (9) unterschiedlicher Größe angeordnet sind, derart in Bezug zur optischen Achse (16) des Mikroskopbeleuchtungssystems (1) angeordnet wird, dass jede Blendenöffnung (9) durch Drehen der Blendenscheibe (8) in eine Ausgangsstellung zentriert auf der optischen Achse (16) und durch weiteres Drehen innerhalb eines vorgegebenen Bereichs um die optische Achse dezentriert zur optischen Achse (16) positioniert werden kann.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass zur Drehung der Blendenscheibe (8) ein Antriebsmotor (10) verwendet wird, mit dem definierte Positionen der Blendenöffnungen (9) relativ zur optischen Achse (16) reproduzierbar einstellbar sind.
Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass als Lichtquelle (2, 3) des Mikroskopbeleuchtungssystems (1) eine Lichtquelle (3) mit einem Spektrum im ultravioletten Wellenlängenbereich verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lichtquelle (3) mit einem Spektrum im ultravioletten Wellenlängenbereich und eine weitere Lichtquelle (2) mit einem Spektrum im visuellen Wellenlängenbereich verwendet werden, die jeweils über einen dichromatischen Strahlenteiler (4) in den Strahlengang des Mikroskopbeleuchtungssystem (1) eingekoppelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24, wobei der in Bezug zur optischen Achse (16) zentriert oder dezentriert verlaufende Beleuchtungsstrahlengang (15) über ein Mikroskopobjektiv (31) auf das zu untersuchende Objekt (36) geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig vom gewählten Mikroskopobjektiv (31) eine zugehörige Blendenöffnung (9) in die Ausgangsstellung zentriert zur optischen Achse (16) gebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer Kamera (34) zur Darstellung einer mikroskopischen Objektabbildung ein Kamerabild erzeugt wird, und dass das Kamerabild zumindest hinsichtlich Auflösung und/oder Kontrast ausgewertet und durch Drehung der Blendenscheibe (8) innerhalb des vorgegebenen Bereichs um die optische Achse (16) optimiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer Kamera (34) zur Darstellung einer mikroskopischen Objektabbildung ein Kamerabild erzeugt wird, und dass das Kamerabild zumindest hinsichtlich Auflösung und/oder Kontrast ausgewertet und durch Wahl einer Blendenöffnung (9) und/oder eines Mikroskopobjektivs (31) optimiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer Kamera (34) zur Darstellung einer mikroskopischen Objektabbildung ein Kamerabild erzeugt wird, und dass das Kamerabild zumindest hinsichtlich Auflösung und/oder Kontrast ausgewertet und durch Wahl der Lichtquelle (2, 3) des Mikroskopbeleuchtungssystems (1) optimiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Optimierung des Kamerabildes zumindest hinsichtlich Auflösung und/oder Kontrast aufgrund einer Auswahl von Kamerabildern und/oder Eingabe von Kriterien durch den Benutzer erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Optimierung des Kamerabildes hinsichtlich zumindest Auflösung und/oder Kontrast automatisch unter Verwendung einer Bildanalyseeinrichtung erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass automatisch oder aufgrund einer Benutzereingabe eine Lichtquelle mit einem Spektrum im ultravioletten Wellenlängenbereich zur Erzeugung eines Beleuchtungsstrahlengangs (15') aktiviert wird und eine vorgebbare oder vorgegebene Blendenöffnung (9) an eine oder nacheinander an mehrere definierte Positionen in Bezug auf die optische Achse reproduzierbar eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Optimierung des Kamerabildes dadurch erfolgt, dass zu verschiedenen änderbaren Einstellungen am Mikroskop (30) und/oder am Mikroskopbeleuchtungssystem (1) zugehörige Kamerabilder des selben Objektbereichs aufgenommen werden, zu einem ausgewählten Ausschnitt (51) innerhalb eines jeden Kamerabildes ein Intensitätsprofil (52) erstellt wird und die erzeugten Intensitätsprofile (52) hinsichtlich bestimmter Kriterien ausgewertet und verglichen werden, wobei zu den Kriterien die Anzahl der Flanken eines Intensitätsprofils (52) und/oder die Anzahl der Extremwerte in einem Intensitätsprofil (52) gehören.