DE19959184A1

DE19959184A1 - Infrared microscope controls object table driver and aperture driver based on positions of object image and image of virtual aperture

Info

Publication number: DE19959184A1
Application number: DE1999159184
Authority: DE
Inventors: Yasushi Nakata
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1998-12-10
Filing date: 1999-12-08
Publication date: 2000-06-15
Also published as: GB2346755A; GB9929066D0; JP3322227B2; JP2000180726A

Abstract

A generator (12) produces an image of a virtual aperture whose position, dimensions and alignment are varied by means of external commands. A display controller (15) moves the image of an object (44) and the image of the virtual aperture, which is superimposed on the image of the object, on a screen (8). A controller (17,18) controls an object table driver and an aperture driver based on the relative position of the image of the object and the image of the virtual aperture.

Description

Die Erfindung betrifft ein Infrarotmikroskop, bei dem in frarotes Licht auf ein Objekt geworfen wird und das durch das Objekt übertragene oder vom Objekt reflektierte infrarote Licht betrachtet wird, um das Objekt zu erforschen und zu untersuchen. In einem Infrarotmikroskop wird das Spektrum, d. h. die Lichtintensität gegenüber der Wellenlänge, des reflektierten oder übertragenen infraroten Lichtes erhalten und wird das Spek trum analysiert, um das Objekt zu erforschen und zu untersuchen. Wenn ein Objekt mit einem Infrarotmikroskop betrachtet wird, liegt die Größe des Betrachtungsfeldes im allgemeinen nur bei 100 µm bis 1 mm und kommt es oftmals vor, daß ein kleinerer Bereich im Betrachtungsfeld näher betrachtet werden soll oder ein kleiner Einschluß im Betrachtungsfeld in spezieller Weise betrachtet werden soll. Um einen derartigen noch kleineren Be reich zu betrachten, der auch als Fleckbereich bezeichnet wird, ist üblicherweise in einem Infrarotmikroskop ein Feldbegrenzer vorgesehen, der beispielsweise aus einer oder mehreren bewegli chen Platten besteht. Nur das vom Fleckbereich des Objektes übertragene oder reflektierte infrarote Licht kann durch die Öffnung des Feldbegrenzers gehen und den Infrarotlichtverarbei tungsteil des Mikroskops erreichen. Das sorgt für eine genauere Analyse des Spektrums, da Störungen beseitigt sind, die durch infrarotes Licht verursacht werden, das nicht von dem Fleckbe reich stammt.The invention relates to an infrared microscope in which infrared light is thrown on an object by the Infrared light transmitted or reflected by the object is considered to explore and examine the object. In an infrared microscope, the spectrum, i.e. H. the Light intensity compared to the wavelength of the reflected received or transmitted infrared light and becomes the specter analyzed to explore and examine the object. When an object is viewed with an infrared microscope, the size of the field of view is generally only included 100 µm to 1 mm and it often happens that a smaller one Area in the field of view to be examined in more detail or a small inclusion in the field of view in a special way should be considered. To such an even smaller Be to look at richly, which is also called the stain area, is usually a field limiter in an infrared microscope provided, for example, from one or more movable Chen plates. Only that from the stain area of the object transmitted or reflected infrared light can be transmitted through the Open the field delimiter and process the infrared light reach part of the microscope. This ensures a more accurate Analysis of the spectrum as interference is eliminated by infrared light that is not caused by the spot rich comes from.

Die Fig. 4A und 4B der zugehörigen Zeichnung zeigen einen Teil eines herkömmlichen Infrarotmikroskops um den Feldbegren zer, wobei Fig. 4A eine Seitenansicht und Fig. 4B eine Drauf sicht zeigen. In Fig. 4A ist der Feldbegrenzer 30 im Querschnitt dargestellt. Der Objekttisch 41 ist zweidimensional in der XY- Ebene mittels eines Tischantriebsmechanismus bewegbar, der nicht dargestellt ist. Der Objekttisch 41 ist darüber hinaus durch einen Tischantriebsmechanismus in Z Richtung bewegbar. Ein Ob jektiv 42 ist direkt über dem Objekttisch 41 angeordnet und der Feldbegrenzer 30 befindet sich direkt über dem Objektiv 42 der art, daß seine mittlere Achse 43 mit der des Objektivs 42 zu sammenfällt. Wie es in Fig. 4B dargestellt ist, umfaßt der Feld begrenzer 30 vier Öffnungsplatten 32 bis 35 und einen Platten halter 31. Der Plattenhalter 31 ist im Hauptkörper gehalten und um die mittlere Achse 43 drehbar. Die vier Öffnungsplatten 32 bis 35 sind im Plattenhalter 31 gehalten, wobei zwei gegenüber liegenden Öffnungsplatten 32, 34 in X Richtung bewegbar sind und die beiden anderen gegenüberliegenden Öffnungsplatten 33, 35 in Y Richtung bewegbar sind. Ein Öffnungsantriebsmechanismus, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist, ist im Infrarotmikroskop vorgesehen und bewegt üblicherweise zwei gegenüberliegende Öff nungsplatten 32, 34 oder 33, 35 jeweils synchron im gleichen Maß jedoch in entgegengesetzte Richtungen und dreht den Plattenhal ter 31 mit den beiden Paaren von Öffnungsplatten 32 bis 35 in nerhalb eines gewissen vorgegebenen Winkels um die mittlere Achse 43. Der Tischantriebsmechanismus und der Öff nungsantriebsmechanismus werden von Hand unter Verwendung von Schrauben oder elektrisch unter Verwendung von Motoren betätigt. FIGS. 4A and 4B of the accompanying drawings show a part of a conventional infrared microscope to the Feldbegren zer, wherein Fig. 4A show a side view and Fig. 4B is a plan view. The field delimiter 30 is shown in cross section in FIG. 4A. The stage 41 can be moved two-dimensionally in the XY plane by means of a stage drive mechanism, which is not shown. The stage 41 can also be moved in the Z direction by a stage drive mechanism. A lens 42 is arranged directly above the stage 41 and the field limiter 30 is located directly above the lens 42 in such a way that its central axis 43 coincides with that of the lens 42 . As shown in Fig. 4B, the field limiter 30 includes four opening plates 32 to 35 and a plate holder 31st The plate holder 31 is held in the main body and rotatable about the central axis 43 . The four opening plates 32 to 35 are held in the plate holder 31 , two opposite opening plates 32 , 34 being movable in the X direction and the two other opposite opening plates 33 , 35 being movable in the Y direction. An opening drive mechanism, which is not shown in the drawing, is provided in the infrared microscope and usually moves two opposing opening plates 32 , 34 or 33 , 35 each synchronously to the same extent but in opposite directions and rotates the plate holder 31 with the two pairs of opening plates 32 to 35 within a certain predetermined angle about the central axis 43 . The table drive mechanism and the opening drive mechanism are operated manually using screws or electrically using motors.

Wenn ein Objekt 44 betrachtet werden soll, wird dieses auf dem Objekttisch 41 direkt unter dem Objektiv 42 angeordnet. Eine sichtbares Licht aussendende Lampe 45 wird angeschaltet, um das Objekt 44 mit sichtbarem Licht zu beleuchten. Wenn die vertikale Position des Objekttisches 41 in passender Weise eingestellt ist, wird ein vergrößertes Bild des Objektes 44 in der Bildebene hinter dem Objektivs 42 erzeugt. Die Bildebene liegt in der Kontaktebene der unteren Öffnungsplatten 32 und 34 und der dar über liegenden oberen Öffnungsplatten 33 und 35 in Fig. 4A. Wenn der Betrachter das Bild betrachtet, das durch die Öffnung 36 hindurchgeht und dadurch begrenzt ist, die durch die vier Öff nungsplatten 32 bis 35 gebildet ist, bewegt er den Objekttisch 41 in der XY-Ebene, ändert er die Abstände der Öffnungsplatten paare 32 bis 35 und dreht er den Plattenhalter 31, um einen gewünschten Betrachtungsfleck des Objekts 44 in die Öffnung 36 zu bringen. Wenn dieser Arbeitsvorgang abgeschlossen ist, wird die Lampe 45 abgeschaltet und wird eine infrarotes Licht aus sendende Lampe 46 angeschaltet, um eine Infrarotlichtspektral analyse des Objektes 44 vorzunehmen.If an object 44 is to be viewed, it is arranged on the object table 41 directly under the lens 42 . A lamp 45 emitting visible light is switched on in order to illuminate the object 44 with visible light. When the vertical position of the stage 41 is appropriately set, an enlarged image of the object 44 is formed in the image plane behind the lens 42 . The image plane lies in the contact plane of the lower opening plates 32 and 34 and the overlying upper opening plates 33 and 35 in FIG. 4A. When the viewer looks at the image which passes through and is limited by the opening 36 , which is formed by the four opening plates 32 to 35 , he moves the stage 41 in the XY plane, he changes the distances of the opening plate pairs 32 to 35 and he rotates the plate holder 31 to bring a desired viewing spot of the object 44 into the opening 36 . When this operation is completed, the lamp 45 is switched off and an infrared light from the transmitting lamp 46 is switched on in order to carry out an infrared light spectral analysis of the object 44 .

Bei dem obigen Feldbegrenzer des Infrarotmikroskops wird die Öffnung 36 durch vier Öffnungsplatten 32 bis 35 gebildet und erfolgt die Einstellung der Öffnung wie folgt:
In the above field limiter of the infrared microscope, the opening 36 is formed by four opening plates 32 to 35 and the opening is adjusted as follows:

1. The stage 41 is moved in the XY plane to fix the position (X, Y) of the opening 36 with respect to the object 44 .
2. The distance d1 between the first pair of opening plates 32 , 34 and the distance d2 between the second pair of opening plates 33 , 35 is set to define the two width dimensions of the opening 36 .
3. The plate holder 31 is rotated with respect to the main body of the infrared microscope to determine the orientation of the opening 36 with respect to the object 44 .

Die Reihenfolge der oben beschriebenen drei Arbeitsvorgänge kann geändert werden. Der Betrachter führt diese Arbeitsvorgänge allerdings immer aus, während er das Bild des Objektes 44 be trachtet, das durch die Öffnung 36 begrenzt ist.The order of the three operations described above can be changed. However, the viewer always carries out these work processes while looking at the image of the object 44 , which is delimited by the opening 36 .

Wie es oben beschrieben wurde, muß der Betrachter zweistu fige Arbeitsvorgänge ausführen, nämlich einen zum Einstellen der Position des Objekttisches 41 und den anderen zum Einstellen der Position der Öffnung 36 einschließlich der Breitenabmessungen und der Ausrichtung. Diese Arbeitsvorgänge machen ein großes Maß an Sorgfalt notwendig und sind gewöhnlich zeitraubend.As described above, the viewer has to perform two-step operations, one for adjusting the position of the stage 41 and the other for adjusting the position of the opening 36 including the width dimensions and the orientation. These operations require a great deal of care and are usually time consuming.

Wie es oben beschrieben wurde, ist die Ausbildung derart, daß der Mittelpunkt der Öffnung 36 mit der mittleren Achse 43 des Öffnungshalters 31 zusammenfällt, aufgrund von Herstellungs ungenauigkeit oder Abmessungsungenauigkeiten der Bauteile und Ungenauigkeiten in der Montage der Bauteile tritt tatsächlich jedoch eine Versetzung zwischen diesen beiden Mittelpunkten auf. Wenn unter diesen Umständen der Plattenhalter 31 gedreht wird, bewegt sich der Mittelpunkt des durch die Öffnung 36 begrenzten Bildes und läuft im Extremfall der gewünschte Betrachtungsfleck aus dem begrenzten Betrachtungsfeld heraus. In diesem Fall muß der Objekttisch 41 erneut betätigt werden, um den Betrachtungs fleck in das begrenzte Betrachtungsfeld zurückzubringen, und müssen manchmal die Öffnungseinstellung und die Einstellung des Objekttisches mehrere Male wiederholt werden, um den gewünschten Betrachtungsfleck in passender Weise in den begrenzten Bereich zu bringen.As described above, the configuration is such that the center of the opening 36 coincides with the central axis 43 of the opening holder 31 , but due to manufacturing inaccuracies or dimensional inaccuracies of the components and inaccuracies in the assembly of the components, there is actually a displacement between the two Centers on. When the plate holder 31 is rotated under these circumstances, the center of the image delimited by the opening 36 moves and, in extreme cases, the desired viewing spot runs out of the limited field of view. In this case, the stage 41 needs to be operated again to return the observation spot to the limited field of view, and sometimes the opening setting and the stage adjustment have to be repeated several times to appropriately bring the desired observation spot into the limited area.

Durch die Erfindung soll daher ein Infrarotmikroskop ge schaffen werden, bei dem die Bildung des Betrachtungsfleckes erleichtert ist und mit hoher Genauigkeit erfolgen kann.The invention is therefore intended to provide an infrared microscope will create, in which the formation of the viewing spot is facilitated and can be done with high accuracy.

Dazu umfaßt das erfindungsgemäße Infrarotmikroskop
einen Objekttisch, auf dem ein Objekt angeordnet wird,
einen Objekttischtreiber zum seitlichen Bewegen des Objekt tisches,
einen Feldbegrenzer mit einer Öffnung zum Begrenzen des Lichtes vom Objekt,
einen Öffnungstreiber zum Festlegen der Abmessungen und der Ausrichtung der Öffnung bezüglich des Objekttischs,
eine Kamera zum Aufnehmen eines Bildes des Objektes auf dem Objekttisch,
einen Generator zum Erzeugen eines Bildes einer virtuellen Öffnung, deren Position, Abmessungen und Ausrichtung dadurch ge ändert werden können, daß von außen Befehle gegeben werden,
eine Anzeigesteuerung zum Anzeigen des Bildes des Objektes und des Bildes der virtuellen Öffnung, das dem Bild des Objektes überlagert ist, an einem Bildschirm und
eine Steuerung zum Steuern des Objekttischtreibers und des Öffnungstreibers auf der Grundlage der relativen Positionen des Bildes des Objektes und des Bildes der virtuellen Öffnung.For this purpose, the infrared microscope according to the invention comprises
an object table on which an object is arranged,
a stage driver for moving the stage laterally,
a field delimiter with an opening to limit the light from the object,
an opening driver for determining the dimensions and the orientation of the opening with respect to the object table,
a camera for taking a picture of the object on the object table,
a generator for generating an image of a virtual opening, the position, dimensions and orientation of which can be changed by giving commands from outside,
a display controller for displaying the image of the object and the image of the virtual opening, which is superimposed on the image of the object, on a screen and
a controller for controlling the stage driver and the opening driver based on the relative positions of the image of the object and the image of the virtual opening.

Wenn eine Bedienungsperson das obige Infrarotmikroskop verwendet, betrachtet sie den Bildschirm und gibt sie dem Gene rator für die virtuelle Öffnung Befehle, um dem Bild der virtu ellen Öffnung die gewünschte Position, die gewünschten Abmessun gen und die gewünschte Ausrichtung bezüglich des Bildes des Objektes zu geben. Eingabeeinrichtungen, wie beispielsweise eine Tastatur oder eine Maus, können zum Geben derartiger Befehle verwandt werden. Wenn das Einstellen abgeschlossen ist, erhält die Steuerung eine Information, die die Position des Bildes der virtuellen Öffnung bezüglich des Bildes des Objektes wiedergibt, vom Generator für die virtuelle Öffnung und vom Objekttischtrei ber oder von der Anzeigesteuerung. Diese Information wird in entsprechende Werte des tatsächlichen Objekttisches und der tat sächlichen Öffnung umgewandelt und Steuergrößen werden aus den ungewandelten Werten gebildet. Die Steuergrößen werden dazu benutzt, den Objekttisch und den Feldbegrenzer aus der gegen wärtigen Position in eine Sollposition zu bringen, die der Posi tion der virtuellen Öffnung und des Bildes des Objektes am Bild schirm entspricht, die durch die Bedienungsperson festgelegt ist. Die Steuerung liefert Signale, die die Steuergrößen wieder geben, dem Objekttischtreiber und dem Öffnungstreiber, so daß die tatsächliche Öffnung und das Objekt in die gewünschte Posi tion gebracht werden, die durch die Bedienungsperson am Bild schirm festgelegt wurde.When an operator uses the above infrared microscope uses it, looks at the screen and gives it to the gene rator for the virtual opening commands to the image of virtu Opening the desired position, the desired dimensions gene and the desired orientation with respect to the image of the To give object. Input devices, such as a Keyboard or mouse, can be used to give such commands be used. When the setting is complete, get the control a information that the position of the image of the represents virtual opening with respect to the image of the object, from the generator for the virtual opening and from the stage table via or from the display control. This information is in corresponding values of the actual object table and the deed neuter opening and control variables are derived from the unchanged values formed. The tax parameters become this used the stage and the field delimiter from the opposite current position in a target position that the Posi tion of the virtual opening and the image of the object on the image screen corresponds to that set by the operator is. The control system delivers signals that the control variables again give the stage driver and the opening driver so that the actual opening and the object in the desired position tion brought by the operator on the picture screen was set.

Da die relative Position des Objektes und der Öffnung virtu ell am Bildschirm angezeigt wird, kann die Bedienungsperson die Öffnung in die gewünschte Position bezüglich des Objektes brin gen, bevor die tatsächliche Beziehung zwischen der Öffnung und dem Objekt eingerichtet wird. Es ist daher sehr einfach, die Öffnung in der gewünschten Weise festzulegen, und es kann sogar ein Anfänger das Mikroskop in kurzer Zeit mit hoher Genauigkeit und leistungsfähig bedienen.Because the relative position of the object and the opening virtu is displayed on the screen, the operator can Open the desired position with respect to the object brin before the actual relationship between opening and the object is set up. It is therefore very simple Opening in the way you want, and it can even a beginner the microscope in a short time with high accuracy and operate efficiently.

Da bei einem herkömmlichen Infrarotmikroskop in der oben beschriebenen Weise sich zwei gegenüberliegende Seiten einer rechtwinkligen Öffnung aufeinander zu bewegen, ist es manchmal schwierig, einen gewünschten Punkt des Objektes in die Mitte oder an die gewünschte Stelle der Öffnung zu bringen. Bei dem Infrarotmikroskop gemäß der vorliegenden Erfindung kann anderer seits jede Seite der virtuellen Öffnung unabhängig und willkür lich bewegt werden, während die virtuelle Öffnung und das Objekt am Bildschirm betrachtet werden. Es ist für die Bedienungsperson gleichfalls einfach, ein gewünschten Punkt des Objektes in die Mitte oder an irgendeine Position der Öffnung zu bringen.Because with a conventional infrared microscope in the above described two opposite sides of one another Right-angled opening moving towards each other is sometimes difficult to center a desired point of the object or to bring it to the desired position of the opening. In which Infrared microscope according to the present invention can do other things each side of the virtual opening is independent and arbitrary Lich move while the virtual opening and the object be viewed on the screen. It is for the operator likewise simply, a desired point of the object in the Bring in the middle or to any position of the opening.

Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es zeigenThe following is based on the associated drawing particularly preferred embodiment of the invention closer described. Show it

Fig. 1 in einer schematischen Darstellung den Aufbau eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Infrarotmikroskops, Fig. 1 is a schematic representation of the construction of an embodiment of the infrared microscope according to the invention,

Fig. 2 in einem Blockschaltbild diejenigen Bauteile, die mit der Festlegung und Positionierung der Öffnung und des Objek tes befasst sind, Fig. 2 is a block diagram of those components which are involved tes with the definition and positioning of the opening and the OBJEK,

Fig. 3A in einer schematischen Darstellung die Bilder am Anzeigebildschirm, Fig. 3A, in a schematic representation of the images on the display screen,

Fig. 3B in einer schematischen Darstellung, die Fig. 3A entspricht, die tatsächlichen Positionen der Öffnung und des Objektes, Fig. 3B, in a schematic representation, FIG. 3A corresponds to the actual positions of the aperture and the object,

Fig. 4A eine Seitenansicht des Objekttisches und des Feld begrenzers und Fig. 4A is a side view of the stage and the field delimiter and

Fig. 4B eine Draufsicht auf den Feldbegrenzer. FIG. 4B is a plan view of the field delimiter.

Im folgenden wird anhand der Fig. 1 bis 3B ein Ausführungs beispiel des erfindungsgemäßen Infrarotmikroskops beschrieben. Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, besteht das Infrarotmikroskop im wesentlichen aus einem Analyseteil 2 und einem Steuerteil 3. Der Analyseteil 2 umfaßt zwei Lampen, die jeweils dazu dienen, sichtbares Licht und Infrarotlicht auf ein Objekt zu werfen, einen Objekttisch, auf dem das zu betrachtende Objekt angeordnet ist, einen Tischbewegungsmechanismus zum Bewegen des Objektti sches horizontal in der XY-Ebene und vertikal in der Z Richtung, ein Objektiv zum Konvergieren des vom Objekt reflektierten Lich tes, um ein vergrößertes Bild in einer Bildebene zu erzeugen, die in einem Feldbegrenzer liegt, einen Feldbegrenzer zum Bilden einer rechtwinkligen Öffnung, der aus verschiebbaren Öffnungs platten und einem drehbaren Plattenhalter besteht, einen Öff nungsfestlegungsmechanismus zum Bewegen der Öffnungsplatten und des Plattenhalters, eine Kamera mit ladungsgekoppelten Einrich tungen oder CCD-Kamera zum Umwandeln des in der Bildebene er zeugten Bildes in elektrische Signale und einen Infrarotanaly sator, der das Infrarotlicht, das vom Objekt kommt, empfängt und auf das Infrarotlicht ansprechend Signale erzeugt. In Fig. 1 sind nur der Objekttisch 41, das Objekt 44 und der Begrenzer 30 mit Bezugszeichen versehen.An embodiment of the infrared microscope according to the invention is described below with reference to FIGS. 1 to 3B. As shown in FIG. 1, the infrared microscope essentially consists of an analysis part 2 and a control part 3 . The analysis part 2 comprises two lamps, each of which serves to throw visible light and infrared light onto an object, an object table on which the object to be viewed is arranged, a table movement mechanism for moving the object's horizontal in the XY plane and vertically in the Z direction, a lens for converging the light reflected from the object to produce an enlarged image in an image plane lying in a field delimiter, a field delimiter for forming a rectangular opening, which consists of slidable opening plates and a rotatable plate holder, an opening fixing mechanism for moving the opening plates and the plate holder, a camera with charge-coupled devices or CCD camera for converting the image generated in the image plane into electrical signals, and an infrared analyzer that receives and receives the infrared light coming from the object the infrared light responsive to generate signals gt. In Fig. 1, only the stage 41 , the object 44 and the limiter 30 are provided with reference numerals.

Der Steuerteil 3 besteht aus einem PC mit einem Prozessor 4 aus einer Zentraleinheit CPU, einem Speicher und anderen peri pheren Einrichtungen, einer Anzeige 5 und Eingabeeinrichtungen wie beispielsweise einer Maus 6 und einer Tastatur 7. Andere Eingabeeinrichtungen wie beispielsweise ein Tablett können gleichfalls vorgesehen sein. Die von der Kamera des Analyseteils 2 erzeugten und ausgesandten elektrischen Signale werden im Prozessor 4 in ein Bildsignal umgewandelt und das Bildsignal wird der Anzeige 5 zugeführt, so daß ein vergrößertes Bild 9 des Objektes 44 begrenzt durch die Öffnung am Bildschirm 8 der An zeige 5 angezeigt wird.The control part 3 consists of a PC with a processor 4 from a central processing unit CPU, a memory and other peripheral devices, a display 5 and input devices such as a mouse 6 and a keyboard 7 . Other input devices such as a tray can also be provided. The electrical signals generated and emitted by the camera of the analysis part 2 are converted into an image signal in the processor 4 and the image signal is supplied to the display 5 , so that an enlarged image 9 of the object 44 is limited by the opening on the screen 8 of the display 5 becomes.

Fig. 2 zeigt die Teile, die sich mit der Einstellung der Öffnung befassen. Das Licht von dem Objekt 44 geht durch die Öffnung 36 des Feldbegrenzers 30, wird dadurch begrenzt und von einem Spiegel 25 so reflektiert, daß es in den CCD Kamera 24 eintritt. Der Spiegel 25 ist bewegbar und kann aus dem Lichtweg herausgenommen werden. Die CCD Kamera 24 erzeugt elektrische Signale des gegebenen Bildes und diese Signale werden über eine Bildsignalschnittstelle 16 einer Anzeigesteuerung 15 des Prozes sors 4 zugeführt. Die Bildsignalschnittstelle 16 ist mit einem Analog/Digital-Wandler ausgerüstet. Fig. 2 shows the parts that deal with the adjustment of the opening. The light from the object 44 passes through the opening 36 of the field limiter 30 , is thereby limited and reflected by a mirror 25 so that it enters the CCD camera 24 . The mirror 25 is movable and can be removed from the light path. The CCD camera 24 generates electrical signals of the given image and these signals are fed via an image signal interface 16 to a display controller 15 of the processor 4 . The image signal interface 16 is equipped with an analog / digital converter.

Der Öffnungsfestlegungsmechanismus besteht aus einem ersten (x) Motor und einem zweiten (y) Motor 20, 21 zum Bewegen der beiden Paare von Öffnungsplatten 32, 34 bzw. 33, 35 und einem dritten (θ) Motor 19 zum Drehen des Plattenhalters 31. Die drei Motoren 19 bis 21 werden über Steuersignale gesteuert, die von der Öffnungssteuerung 17 kommen. Der Tischbewegungsmechanismus besteht aus zwei Motoren 22 und 23 für die X,Y Richtungen je weils, die durch Steuersignale gesteuert werden, die von einer Tischsteuerung 18 kommen. Der Tisch 41 wird durch einen dritten Motor auch in die Z Richtung bewegt, der in Fig. 2 nicht darge stellt ist. Die Motoren 19 bis 23 können Schrittmotoren sein, die sich um einen Winkel drehen, der der Anzahl von Impulsen entspricht, die von den Steuerungen 17, 18 kommen.The opening setting mechanism consists of a first (x) motor and a second (y) motor 20 , 21 for moving the two pairs of opening plates 32 , 34 and 33 , 35 , respectively, and a third (θ) motor 19 for rotating the plate holder 31 . The three motors 19 to 21 are controlled by control signals coming from the opening control 17 . The table moving mechanism consists of two motors 22 and 23 for the X, Y directions each, which are controlled by control signals coming from a table controller 18 . The table 41 is also moved in the Z direction by a third motor, which is not shown in FIG. 2. The motors 19 to 23 may be step motors that rotate by an angle corresponding to the number of pulses coming from the controllers 17 eighteenth

Der Prozessor 4 enthält neben der oben beschriebenen Anzei gesteuerung 15 eine Eingabeschnittstelle 11, einen Generator 12 für eine virtuelle Öffnung und eine Positionssteuerung 13 mit einem Koordinatenwandler 14. Die Eingabeeinrichtungen 19, bei spielsweise die Maus 6 und die Tastatur 7, sind mit der Eingabe schnittstelle 11 verbunden.In addition to the display control 15 described above, the processor 4 contains an input interface 11 , a generator 12 for a virtual opening and a position control 13 with a coordinate converter 14 . The input devices 19 , for example the mouse 6 and the keyboard 7 , are connected to the input interface 11 .

Im folgenden wird die Öffnungseinstellung beschrieben.The opening setting is described below.

Zunächst wird die Öffnung 36 vollständig geöffnet, wird die Lampe 45 für das sichtbare Licht angeschaltet und wird der Spie gel 24 in den Lichtweg gebracht. Unter diesen Umständen tritt Licht, das von einem ziemlich breiten Bereich der Objektober fläche reflektiert wird, in die CCD Kamera 24 ein. Das Signal des Bildes, das von der CCD Kamera 24 aufgenommen wird, geht über die Schnittstelle 16 zu der Anzeigesteuerung 15 und das Bild wird am Bildschirm 8 der Anzeige 5 angezeigt. Durch eine Betätigung der Eingabeeinrichtung 10 bewegt die Bedienungsperson den Objekttisch 41, um einen gewünschten Betrachtungsfleck auf den Bildschirm 8 der Anzeige 5 zu bringen. Das ist die Grobposi tionierung.First, the opening 36 is fully opened, the lamp 45 for the visible light is switched on and the mirror 24 is brought into the light path. Under these circumstances, light reflected from a fairly wide area of the object surface enters the CCD camera 24 . The signal of the image which is recorded by the CCD camera 24 goes via the interface 16 to the display controller 15 and the image is displayed on the screen 8 of the display 5 . By actuating the input device 10 , the operator moves the object table 41 in order to bring a desired viewing spot onto the screen 8 of the display 5 . That is the rough positioning.

Der Generator 12 für eine virtuelle Öffnung erzeugt ein Bildsignal zum Anzeigen eines Bildes einer rechtwinkligen virtu ellen Öffnung 51, das dem Bild der Objektoberfläche am Bild schirm 8 der Anzeige 5 überlagert ist. Fig. 3A zeigt ein Bei spiel derartiger überlagerter Bilder des Objektes 50 und der virtuellen Öffnung 51 am Bildschirm 8. Indem die Bedienungsper son den Bildschirm 8 betrachtet, kann sie die virtuelle Öffnung 51 zu irgendeiner Position des Bildschirmes 8 bringen und ihre Form in irgendeiner Weise allerdings rechtwinklig und ihre Größe durch die Betätigung der Eingabeeinrichtung 10 ändern. Die Bild erzeugung und diese Arbeitsvorgänge an der virtuellen Öffnung 51 am Bildschirm 8 können ohne weiteres dadurch verwirklicht wer den, daß bekannte graphische Programmwerkzeuge verwandt werden, die beispielsweise Linien ziehen, vergrößern, verkleinern, ver schieben, drehen und so weiter.The generator 12 for a virtual opening generates an image signal for displaying an image of a right-angled virtual opening 51 , which is superimposed on the image of the object surface on the screen 8 of the display 5 . Fig. 3A shows a case of playing such superimposed images of the object 50 and the virtual opening 51 on the display screen 8. By looking at the screen 8 , the operator can bring the virtual opening 51 to any position of the screen 8 , but in some way change its shape at right angles and change its size by operating the input device 10 . The image generation and these operations on the virtual opening 51 on the screen 8 can be easily realized by using the well-known graphic program tools that draw, for example, enlarge, reduce, move, rotate, and so on.

Die rechtwinklige virtuelle Öffnung 51 am Bildschirm 8 ist durch die folgenden Parameter festgelegt.The right-angled virtual opening 51 on the screen 8 is defined by the following parameters.

1. The coordinates Cx, Cy of the center point Q in FIG. 3A of the virtual opening 51 . The origin point (0,0) of the XY coordinate system is in the center P in Fig. 3A of the screen 8 and the unit is a pixel.
2. The lengths of the two sides Ax, Ay of the right-angled virtual opening 51 in pixels.
3. The inclination or angle θ of the virtual opening 51 with respect to the X axis.

Die Form und die Größe der virtuellen Öffnung 51 können willkürlich geändert werden, wobei allerdings die Rechtwinklig keit beibehalten wird. Wenn beispielsweise eine Seite 51a der virtuellen Öffnung 51 parallel zu einer anderen Stelle 51b ver schoben wird, die durch eine gestrichelte Linie in Fig. 3A dar gestellt ist, ändern sich auch die Länge Ax der anderen Seite und die Koordinaten Cx, Cy des Mittelpunktes Q.The shape and size of the virtual opening 51 can be changed arbitrarily, but the perpendicularity is maintained. For example, if a side 51 a of the virtual opening 51 is moved parallel to another point 51 b, which is represented by a broken line in FIG. 3A, the length Ax of the other side and the coordinates Cx, Cy des also change Center Q.

Wenn die Bedienungsperson damit fertig ist, die virtuelle Öffnung 51 an die gewünschte Stelle zu bringen und ihre Form und Größe zu bestimmen, gibt sie über die Eingabeschnittstelle 11 der Positionssteuerung 13 einen Befehl, der die Anweisung gibt, daß die Einstellung der Öffnung abgeschlossen ist. Auf diesen Befehl ansprechend führt der Koordinatenwandler 40 einen Rechen vorgang aus, um die obigen Parameter der virtuellen Öffnung 51 im xy und θ Koordinatensystems des Bildschirms 8 in Parameter umzuwandeln, die die Position der tatsächlichen Öffnung 36 und des Objekttisches in dem richtigen XY und θ Koordinatensystem wiedergeben. Es sei dabei davon ausgegangen, daß die x Richtung und die y Richtung des xy Koordinatensystems jeweils der X Rich tung und Y Richtung des XY Koordinatensystems der tatsächlichen Öffnung und des Objekttisches entsprechen und daß das Dimen sionsverhältnis der beiden Koordinatensysteme gleich R ist. Das Verhältnis R kann von Maschine zu Maschine verschieden sein, ändert sie sich jedoch in einer Maschine nicht. Somit ist es möglich, den Wert R in einer Maschine vorher zu bestimmen. Wenn die Position des Objekttisches 41 gleich Sx, Sy im XY Koordinatensystem ist, nachdem die Bedienungsperson die Einstel lung der virtuellen Öffnung 51 abgeschlossen hat, werden die Öffnungsfestlegungsparameter Ax', Ay', θ' und die Positionspara meter Sx', Sy' des Objekttisches wie folgt berechnet:
When the operator has finished moving the virtual opening 51 to the desired location and determining its shape and size, he gives a command via the input interface 11 to the position controller 13 which instructs that the setting of the opening is completed. In response to this command, the coordinate converter 40 performs a calculation to convert the above parameters of the virtual opening 51 in the xy and θ coordinate system of the screen 8 into parameters that represent the position of the actual opening 36 and the stage in the correct XY and θ coordinate system play. It is assumed that the x direction and the y direction of the xy coordinate system correspond to the X direction and Y direction of the XY coordinate system of the actual opening and the object table and that the dimension ratio of the two coordinate systems is equal to R. The ratio R can vary from machine to machine, but does not change in a machine. It is therefore possible to determine the value R in a machine beforehand. When the position of the stage 41 is Sx, Sy in the XY coordinate system after the operator has completed the setting of the virtual opening 51 , the opening setting parameters Ax ', Ay', θ 'and the positional parameters Sx', Sy 'of the stage calculated as follows:

Ax' = R.Ax
Ay' = R.Ay
θ' = θ
Sx' = Sy + R.Cx
Sy' = Sy + R.CyAx '= R.Ax
Ay '= R.Ay
θ '= θ
Sx '= Sy + R.Cx
Sy '= Sy + R.Cy

Die relative Position des Objektes 44 und der Öffnung 36 im XY und B Koordinatensystem ist in Fig. 3B dargestellt. Die Para meter im XY und θ Koordinatensystem werden als Sollwerte ver wandt, um den Objekttisch 41 zu bewegen und die Abstände oder Öffnungsbreiten und die Drehposition der Öffnungsplatten 32 bis 35 im Plattenhalter 31 festzulegen, und die Positionssteuerung 33 einschließlich des Koordinatenwandlers 14 sendet die Sollwer te von Ax, Ay' und θ' der Öffnungssteuerung 17 und die Werte Sx' und Sy' der Objekttischsteuerung 18.The relative position of the object 44 and the opening 36 in the XY and B coordinate system is shown in FIG. 3B. The parameters in the XY and θ coordinate system are used as setpoints to move the stage 41 and to set the distances or opening widths and the rotational position of the opening plates 32 to 35 in the plate holder 31 , and the position controller 33 including the coordinate converter 14 sends the setpoints of Ax, Ay 'and θ' of the opening control 17 and the values Sx 'and Sy' of the stage control 18 .

Die Öffnungssteuerung 17 und die Objekttischsteuerung 18 enthalten jeweils Datenspeicher zum Speichern von Bezugstabel len, um die Koordinatenwerte im XY und θ Koordinatensystem und die Anzahl von Impulsen, die den Koordinatenwerten zum Antreiben der Impulsmotoren 19 bis 23 entsprechen, zu vergleichen und dadurch die Öffnung 36 und den Objekttisch 41 in die Positionen zu bringen, die den Koordinatenwerten entsprechen. Wenn die obigen Parameter gegeben sind, greifen die Öffnungssteuerung 17 und die Objekttischsteuerung 18 auf die Bezugstabellen in den Datenspeichern zu, bestimmen diese Steuerungen die Anzahl der Impulse und senden diese Steuerungen Impulse in der entsprechen den Anzahl den Motoren 19 bis 23. Dementsprechend verschieben sich die Öffnungsplatten 32 bis 35, dreht sich der Plattenhalter 31 und bewegt sich der Objekttisch 41. Der Feldbegrenzer 30 und der Objekttisch 41 bewegen sich somit gemeinsam, um das tatsäch liche Objekt 44 und die tatsächliche Öffnung 36 genau so anzu ordnen, wie es durch das Objektbild 50 und die virtuelle Öffnung 51 am Bildschirm 8 dargestellt ist.The opening control 17 and the stage control 18 each contain data memories for storing reference tables to compare the coordinate values in the XY and θ coordinate system and the number of pulses corresponding to the coordinate values for driving the pulse motors 19 to 23 , thereby opening 36 and to bring the stage 41 into the positions corresponding to the coordinate values. If the above parameters are given, the opening control 17 and the stage control 18 access the reference tables in the data memories, these controls determine the number of pulses and send these controls the corresponding number of motors 19 to 23 . Accordingly, the opening plates 32 to 35 shift, the plate holder 31 rotates, and the stage 41 moves. The field delimiter 30 and the object table 41 thus move together in order to arrange the actual object 44 and the actual opening 36 exactly as it is represented by the object image 50 and the virtual opening 51 on the screen 8 .

Wenn die Festlegung und die Positionierung des Objektti sches 41 und der Öffnung 36 abgeschlossen sind, ist das Bild des Objektes 44, das von CCD Kamera 24 aufgenommen wird, durch die Öffnung 36 begrenzt. Dadurch daß das Bild des Objektes 44, das durch die Öffnung 36 begrenzt ist, am Bildschirm 8 der Anzeige 5 angezeigt wird, kann die Bedienungsperson bestätigen, ob die Öffnung 36 richtig an der gewünschten Stelle des Objektes 44 angeordnet ist.When the definition and positioning of the object 41 and the opening 36 are completed, the image of the object 44 , which is recorded by the CCD camera 24 , is limited by the opening 36 . By displaying the image of the object 44 , which is delimited by the opening 36 , on the screen 8 of the display 5 , the operator can confirm whether the opening 36 is arranged correctly at the desired location of the object 44 .

Nachdem die Position des Objektes 44 und der Öffnung 36 in der oben beschriebenen Weise festgelegt ist, wird die Lampe 45 für das sichtbare Licht ausgeschaltet, wird eine nicht darge stellte Lampe, die infrarotes Licht aussendet, angeschaltet und wird der Spiegel 25 aus dem Lichtweg genommen. Das vom Objekt 44 reflektierte infrarote Licht ist durch die Öffnung 36 begrenzt und das begrenzte infrarote Licht tritt in einen nicht darge stellten Infrarotanalysator ein, wodurch das Spektrum des er zeugten infraroten Lichtes und das Objekt auf der Grundlage dieses Spektrums analysiert werden.After the position of the object 44 and the opening 36 is determined in the manner described above, the lamp 45 for the visible light is switched off, a lamp, not shown, which emits infrared light, is switched on and the mirror 25 is removed from the light path . The infrared light reflected by the object 44 is limited by the opening 36 and the limited infrared light enters an infrared analyzer, not shown, whereby the spectrum of the infrared light generated and the object are analyzed on the basis of this spectrum.

An dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel können ver schiedene Abwandlungen vorgenommen werden. Beispielsweise kann die CCD Kamera 24 an einer Stelle angeordnet sein, an der sie statt des von der Öffnung 36 begrenzten Lichtes, wie es oben beschrieben wurde, ein unbegrenztes Licht empfängt, das direkt vom Objekt 44 reflektiert wird. In diesem Fall ist es dennoch möglich, das tatsächliche Bild des Objektes, das durch die Öff nung 36 begrenzt ist, am Bildschirm 8 zu bestätigen. Zur Festle gung der Öffnung 36 können auch infrarotes Licht und eine In frarotlichtkamera statt sichtbaren Lichtes und einer CCD Kamera 24 benutzt werden. In diesem Fall wird das Infrarotbild des Objektes, das von der Infrarotlichtkamera aufgenommen wird, in ein sichtbares Bild des Objektes mit seinen ursprünglichen Ei genschaften einschließlich der Farbe oder der Form am Bildschirm 8 durch bekannte Signalverarbeitungsverfahren und Bildverarbei tungsverfahren umgewandelt.In the embodiment described above, various modifications can be made. For example, the CCD camera 24 may be located at a location where, instead of the light delimited by the opening 36 , as described above, it receives an unlimited light that is reflected directly by the object 44 . In this case, it is still possible to confirm the actual image of the object, which is limited by the opening 36 , on the screen 8 . To fix the opening 36 , infrared light and an infrared light camera instead of visible light and a CCD camera 24 can also be used. In this case, the infrared image of the object picked up by the infrared light camera is converted into a visible image of the object with its original properties including the color or shape on the screen 8 by known signal processing methods and image processing methods.

Claims

1. Infrared microscope with
an object table on which an object is arranged, an object table driver for laterally moving the object table,
a field delimiter with an opening to limit the light from the object,
an opening driver for determining the dimensions and the orientation of the opening with respect to the stage and
a camera for taking a picture of the object on the object table, characterized by
a generator ( 12 ) for generating an image of a virtual opening ( 51 ), the position, dimensions and orientation of which can be changed by commands given from outside,
a display controller ( 15 ) for moving the image of the object ( 44 ) and the image of the virtual opening ( 51 ), which is superimposed on the image of the object ( 44 ), on a screen ( 8 ) and
a controller ( 17 , 18 ) for controlling the stage driver and the opening driver based on the relative positions of the image of the object ( 44 ) and the image of the virtual opening ( 51 ).

2. Infrared microscope according to claim 1, characterized in that the controller ( 17 , 18 ) completely opens the opening ( 36 ) while the virtual opening ( 51 ) is defined, and controls the field limiter so that it has an opening ( 36 ) forms how it was determined at the end of the definition of the virtual opening ( 51 ) be.

3. Infrared microscope according to claim 1, characterized in that the opening ( 36 ) and the virtual opening ( 51 ) are quite angled and that each side of the virtual opening ( 51 ) is independently movable when defining the virtual opening ( 51 ) .

4. Infrared microscope according to claim 1, characterized in that the camera ( 24 ) is arranged at such a position that it receives light from the object ( 44 ) without this being limited by the opening ( 36 ).

5. Infrared microscope according to claim 1, characterized in that visible light is used in the definition of the virtual opening ( 51 ).

6. Infrared microscope according to claim 1, characterized net that the camera is an infrared camera and at the Festle virtual opening infrared light is used.