DE2044533A1 - Mirror microscope - Google Patents
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- G02B21/06—Means for illuminating specimens
- G02B21/08—Condensers
- G02B21/082—Condensers for incident illumination only
Description
DIPL.-CHEM. JOACHIM DRESSLER PATENTANWALTDIPL.-CHEM. JOACHIM DRESSLER PATENT ADVOCATE
xxsiSEKXKSfixsKi.xxxgiJsxoiKsacxcigxf^x on Λ L ζ *\ 0X xxsiSEKXKSfixsKi.xxxgiJsxoiKsacxcigxf ^ x on Λ L ζ * \ 0 X
5038 Rodenkirchen, Grüngürtelstr. 105038 Rodenkirchen, Grüngürtelstr. 10
7. September 1970 Dr/ve 533/70September 7, 1970 Dr / ve 533/70
Tokyo Shibaura Electric Co., Ltd., 72 Horikawa-cho, Kawasaki-shi, JapanTokyo Shibaura Electric Co., Ltd., 72 Horikawa-cho, Kawasaki-shi, Japan
" Spiegel-Mikroskop ""Mirror microscope"
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Spiegel- Mikroskop, insbesondere ein solches, das eine Spiegelvorrichtung besitzt, die aus einem halbdurchlässxgen Spiegel, der einen Teil des Lichtes von der Lichtquelle geradeaus hindurchläßt und den Rest des besagten Lichtes reflektiert, und einem undurchlässigen Spiegel besteht, der alles auffallende Licht reflektiert, um dieses auf ein zu untersuchendes Objekt zu lenken.The present invention relates to a mirror microscope, in particular one that has a mirror device which consists of a semitransparent mirror that directs part of the light from the light source lets through and reflects the rest of said light, and an opaque mirror, which reflects all incident light, in order to focus it on something to be examined Direct object.
Die üblichen Spiegel-Mikroskope sind solche, die einen halbdurchlässxgen Spiegel, der zwischen einer Objektivlinse und einer lichtempfangenden Vorrichtung, wie einer Augen-The usual mirror microscopes are those that have a semi-transparent mirror that sits between an objective lens and a light receiving device such as an eye
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linse, angebracht ist und eine Lichtquelle aufweisen, die seitlich einer optischen, die Objektivlinse mit der lichtempfangenden Vorrichtung verbindenden, Achse angeordnet ist. Der halbdurchlässige Spiegel lenkt die Hälfte des Lichtes der Lichtquelle durch die Objektivlinse auf ein zu untersuchendes Objekt, wodurch eine Vertikalbeleuchtung zur Beobachtung des besagten Objekts geschaffen wird. Weiterhin sind Spiegel-Mikroskope bekannt, die einen undurchlässigen Spiegel aufweisen, der eine Öffnung im wesentlichen in der Mitte besitzt und zwischen einer Objektivlinse und einer lichtempfangenden Vorrichtung angebracht ist. Der besagte undurchlässige Spiegel wirft das Licht der Lichtquelle auf das zu untersuchende Objekt, ohne daß es durch die Objektivlinse fällt, wodurch eine Dunkelfeldbeleuchtung zur Beobachtung des besagten Objekts geschaffen wird.lens, is attached and have a light source, the side of an optical, the objective lens with the light-receiving device connecting, axis is arranged. The semi-transparent mirror guides them Half of the light from the light source through the objective lens onto an object to be examined, whereby a Vertical lighting is created for observation of said object. Mirror microscopes are also known, which have an opaque mirror having an opening substantially in the center and between an objective lens and a light receiving one Device is attached. The said opaque mirror throws the light from the light source towards it examining object without falling through the objective lens, creating dark field illumination for observation of said object is created.
Sollen beispielsweise Staub oder Kratzer auf der Oberfläche eines zu untersuchenden Objekts betrachtet werden und es wird hierzu ein vorbekanntes Spiegel-Mikroskop verwendet, erscheinen Staub und Kratzer durch die Dunkelfeldbeleuchtung hell, wohingegen die Vertikalbeleuchtung Staub und Kratzer dunkel erscheinen läßt. In jedem Fall ist die Darstellungswirkung (detecting effect) hervorragend. Wo jedoch Form und Umriß eines Objekts mikroskopisch betrachtet werden sollen, beispielsweise eine aufgedampfte, extrem dünne Aluminiumschicht, deren Oberfläche durch die Magerang von Staub oder das Auftreten von Kratzern leicht angegriffen ist, hat jeder der vorgenannten Spiegel-Mikroskop-Typen den Nachteil, daß Staub und Kratzer au deutlich wiedergegeben werdens wodurch die genaue Beobachtung von FormIf, for example, dust or scratches on the surface of an object to be examined are to be observed and a previously known mirror microscope is used for this purpose, dust and scratches appear bright due to the dark field lighting, whereas the vertical lighting makes dust and scratches appear dark. In any case, the detecting effect is excellent. However, where the shape and outline of an object are to be observed microscopically, for example a vapor-deposited, extremely thin aluminum layer, the surface of which is easily attacked by the lack of dust or the occurrence of scratches, each of the aforementioned mirror microscope types has the disadvantage that dust and scratches can also be clearly reproduced s thus allowing close observation of shape
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und Umriß der besagten aufgedampften Aluminiumschicht behindert wird.and outline of said evaporated aluminum layer is hindered.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Spiegel-Mikroskop, mit dem die genaue Betrachtung von Form und Umriß eines zu untersuchenden Objekts möglich ist, ohne durch Staub oder Kratzer auf dessen Oberfläche behindert zu werden.The present invention is a mirror microscope, with which the precise observation of the shape and outline of an object to be examined is possible without being hindered by dust or scratches on its surface.
Das Spiegel-Mikroskop der vorliegenden Erfindung besitzt eine Spiegelvorrichtung, die aus einem undurchlässigen Spiegel, der alles auf ihn fallende Licht der Lichtquelle reflektiert und damit ein zu untersuchendes Objekt ausleuchtet, und aus einem durchlässigen Spiegel besteht, der im wesentlichen in der Mitte des undurchlässigen Spiegels angebracht ist und 70 bis 95 % des Lichtes durchläßt. Dadurch wird es möglich, Form und Umriß des Objekts deutlich zu beobachten, ohne daß Staub öder Kratzer, diemöglicherweise die Oberfläche des Objekts verunreinigen, hell oder dunkel erscheinen.The mirror microscope of the present invention has a mirror device which consists of an opaque mirror that reflects all incident light from the light source and thus illuminates an object to be examined, and of a transparent mirror, which is substantially in the center of the opaque mirror installed and allows 70 to 95 % of the light to pass through. This enables the shape and outline of the object to be clearly observed without the dust or scratches that may contaminate the surface of the object appearing light or dark.
Von den Zeichnungen zeigen:From the drawings show:
Abbildung 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Ausführungsart des erfindungsgemäßen Spiegel-Mikroskops; Figure 1 shows a schematic representation of the structure an embodiment of the mirror microscope according to the invention;
Abbildung 2 eine schematische Darstellung des Schnitts durch einen Spiegel für einen anderen Aufbau als den in Abbildung 1 gezeigten undFigure 2 is a schematic representation of the section through a mirror for a different structure than that in Figure 1 shown and
Abbildung 3 ein Diagramm, das die Darstellungswirkung (detecting effect) eines Spiegel-Mikroskops gemäß der vorliegenden Erfindung mit der eines gebräuchlichenFigure 3 is a diagram showing the display effect (detecting effect) of a mirror microscope according to the present invention with that of a conventional one
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Mikroskop vergleicht«Microscope compares "
In Abbildung 1 ist ein Objektträger 1 dargestellt, auf den eine Probe des zu untersuchenden Objekts aufgebracht wirdo Über dem Objektträger 1 befindet sich eine Objektivlinse 3 zum Einstellen des Bildes des Objekts 2. Weiterhin befindet sich über der Objektivlinse 3 eine lichtaufnehmende Vorrichtung 4 mit der gleichen optischen Achse wie die Objektivlinse 3· Die lichtaufnehmende Vorrichtung 4 empfängt durch die Objektivlinse 3 das Licht, das vom Objekt 2 reflektiert wird. An einem vorbestimmten Teil einer geraden Linie, die rechtwinklig die optische Achse zwischen der lichtempfangenden Vorrichtung 4 und der Objektivlinse 3 schneidet, ist eine Beleuchtungseinrichtung 5 angebracht, die gleichmäßige und im wesentlichen parallele Lichtstrahlen aus einer Lichtquelle, beispielsweise einer Lampe, aussendet. Zwischen der Objektivlinse 3 und der lichtaufnehmenden Vorrichtung 4 ist eine Spiegelvorrichtung 6 angebracht^ die das Licht der Lichtquelle reflektiert und durch die Objektivlinse 3 auf das Objekt 2 wirft. Weiterhin befindet sich im wesentlichen im mittleren Teil des undurchlässigen Spiegels 7 in der Spiegelvorrichtung 6, nämlich in dem Punkt, wo die Vorrichtung 6 durch die optische Achse, die die Objektivlinse 3 mit der lichtempfangenden Vorrichtung 4 verbindet, geschnitten wird, eine Öffnung, in der ein durchlässiger Spiegel angebracht ist, der 70 bis 95 % Lichtdurchlässigkeit hat und dessen Spiegelfläche in einer Ebene mit der des undurchlässigen Spiegels 7 liegt. Besagte Spiegelvorrichtung 6 ist in einem Winkel von etwa 20° bis 70°, beispielsweise 45°> gegenIn Figure 1, a slide 1 is shown, on which a sample of the object to be examined is applied o Above the slide 1 there is an objective lens 3 for adjusting the image of the object 2. Furthermore, above the objective lens 3 there is a light-receiving device 4 with the same optical axis like the objective lens 3. The light receiving device 4 receives the light reflected from the object 2 through the objective lens 3. At a predetermined part of a straight line perpendicularly intersecting the optical axis between the light receiving device 4 and the objective lens 3, a lighting device 5 is attached which emits uniform and substantially parallel light beams from a light source such as a lamp. A mirror device 6 is attached between the objective lens 3 and the light-receiving device 4, which reflects the light from the light source and throws it through the objective lens 3 onto the object 2. Furthermore, in the substantially central part of the opaque mirror 7 in the mirror device 6, namely at the point where the device 6 is intersected by the optical axis connecting the objective lens 3 to the light receiving device 4, there is an opening in which a transparent mirror is attached, which has 70 to 95 % light transmission and whose mirror surface lies in a plane with that of the opaque mirror 7. Said mirror device 6 is at an angle of about 20 ° to 70 °, for example 45 °> against
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die optische Achse der Objektivlinse 3 geneigt. Es ist weiterhin möglich, besagte Vorrichtung 6 durch eine andere Vorrichtung zu ersetzen, bei der der undurchlässige und der durchlässige Spiegel in einem Stück auf der gleichen Unterlage angebracht sind, wie es in Abbildung 2 gezeigt ist. Entsprechend der Ausführungsart in Abbildung 2 ist auf einer Glasunterlage eine dünne' Aluminiumschicht 9 aufgedampft, deren im wesentlichen mittlerer Teil 10 eine geringere Dicke hat, als die übrigen Teile. Der dünne Mittelteil 10 der Aluminiumschicht 9 bildet einen durchlässigen und die übrigen Teile einen undurchlässigen Spiegel. Wenn die Brennweite der Objektivlinse = χ gesetzt wird, be-, trägt die Länge der Cosxnuskomponente des durchlässigen Spiegels 8, die senkrecht zu der optischen Achse verläuft, welche die Objektivlinse 3 mit der lichtempfan— genden Vorrichtung 4 verbindet, „ g χ bis g x.the optical axis of the objective lens 3 is inclined. It is also possible to use said device 6 to replace another device where the impermeable and the transmissive mirror are mounted in one piece on the same base as it is shown in Figure 2. According to the embodiment in Figure 2 is on a glass base a thin 'aluminum layer 9 is vapor-deposited, the essentially central part 10 of which has a smaller thickness has than the remaining parts. The thin central part 10 of the aluminum layer 9 forms a permeable and the remaining parts an opaque mirror. If the focal length of the objective lens is set = χ, then carries the length of the cosmic component of the transmissive mirror 8, which is perpendicular to the optical axis, which the objective lens 3 with the light receiving lowing device 4 connects, “g χ to g x.
Nunmehr soll die Wirkungsweise eines Spiegel-Mikroskops gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert werden, das wie vorstehend beschrieben aufgebaut ist. Wenn ein Objekt 2 auf den Objektträger 1 gebracht und die Beleuchtungseinrichtung 5 eingeschaltet wird, gehen von der Strahlungsfläche dieser Beleuchtungseinrichtung prallele Lichtstrahlen aus, wie in Abbildung 1 in gestrichelten Linien dargestellt ist. Das auf den undurchlässigen Spiegel 7 fallende Licht ändert seine Richtung um 90° und wird durch die Objektivlinse 3 gesammelt und schräg auf einen einzelnen Punkt auf der Oberfläche des Objekts 2 konzentriert 0 Der größte Teil des auf den durchlässigen Spiegel 8 fallenden LichtsThe operation of a mirror microscope according to the present invention, which is constructed as described above, will now be explained. When an object 2 is placed on the specimen slide 1 and the lighting device 5 is switched on, parallel light beams emanate from the radiation surface of this lighting device, as shown in FIG. 1 in dashed lines. The light incident on the light impermeable mirror 7 changes its direction by 90 ° and is collected by the objective lens 3 and an angle to a single point on the surface of the object 2 0 concentrated Most of the light incident on the light-transparent mirror 8
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geht geradeaus hindurch. Der Rest des besagten Lichts ändert seine Richtung um 90°, um durch die Objektivlinse 3 auf den gleichen Punkt auf da? Oberfläche des Objekts 2 gesammelt zu werdeno So wird das Licht der Beleuchtungseinrichtung 5 von dem undurchlässigen Spiegel 7 und dem durchlässigen Spiegel 8 reflektiert und durch die Objektivlinse 3 auf die Oberfläche des Objekts 2 gesammelt. Das auf besagter Oberfläche gesammelte Licht wird von dort zur Objektivlinse 3 reflek-™ tiertogo straight through it. The rest of the said light changes its direction by 90 ° in order to pass through the objective lens 3 to the same point on da? Surface of the object 2 to be collected o Thus, the light of the lighting device 5 is reflected by the opaque mirror 7 and the transparent mirror 8 and collected by the objective lens 3 on the surface of the object 2. The light collected on said surface is reflected from there to the objective lens 3
Nach Durchgang durch die Objektivlinse 3 fällt das Licht weiter durch den durchlässigen Spiegel 8 in die lichtaufnehmende Vorrichtung 4 und wird hier aufgenommen. In diesem Fall ist die Länge, der Cosinuskompo-. nente des durchlässigen Spiegels 8, durch den ein Teil des durch die Objektivlinse 3 kommenden Lichtes hindurchtritt, so bemessen, daß sie bei einer Brennweite χ der Objektivlinse rg x.bis~g" χ beträgt. Die Ausleuchtung wird durchgeführt unter Verwendung des durchlässigen Spiegels 8, dessen Durchlässigkeit zwischen 70 A und 95 % liegt. Das Zusammenwirken dieser beiden Faktoren ergibt eine optimale Ausleuchtung, so daß Staub oder Kratzer auf der Oberfläche eines zu untersuchenden Objekts nicht übermäßig hell oder dunkel erscheinen können. Infolgedessen kann die Form oder der Umriß des Objekts 2 klar erkannt werden.After passing through the objective lens 3, the light continues to fall through the transparent mirror 8 into the light-receiving device 4 and is received here. In this case the length is the cosine compo-. The nent of the transparent mirror 8, through which a part of the light coming through the objective lens 3 passes, is dimensioned so that it is rg x.to ~ g "χ at a focal length χ of the objective lens. The illumination is carried out using the transparent mirror 8 , whose permeability is between 70 A and 95 % . The combination of these two factors results in optimal illumination so that dust or scratches on the surface of an object to be examined cannot appear excessively light or dark 2 can be clearly recognized.
Abbildung 3 zeigt einen Vergleich zwischen den Werten, die mit einem Spiegel-Mikroskop gemäß der vorliegenden Erfindung tatsächlich gemessen wurden an dem Umriß ei-Figure 3 shows a comparison between the values obtained with a mirror microscope according to the present invention Invention actually measured on the outline of a
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ner Aluminiumschicht, die auf der Oberfläche einer einzelnen Siliciumkristall-Ünterlage aufgedampft war, und den Werten die mit einem üblichen Spiegel-Mirkoskop gemessen wurden. In diesem Koordinatensystem ist der Grad der Darstellung (rate of detection) auf der Ordinate aufgetragen,, wobei das vollständige Erkennen des Umrisses einer Aluminiumschicht mit 100% angegeben ist. Die Lichtdurchlässigkeit des durchlässigen Spiegels (im Fall eines Spiegel-Mikroskops mit Dunkelfeldbeleuchtung ist die Lichtdurchlässigkeit in der Öffnung des undurchlässigen Spiegels mit 100 % angegeben) ist auf der Abszisse aufgetragen. In der Abbildung 3 werden das Zeichen ο für den Grad der Darstellung (rate of detection) bei dem vorliegenden Spiegel-Mikroskop, das Zeichen »für den Grad der Darstellung (rate of detection) bei eirem üblichen Dunkelfeld-Spiegel-Mikroskop und das Zeichen Δ für den Grad der Darstellung (rate of detection) bei einem Mikroskop mit üblicher Beleuchtung verwendet. Wie aus der Abbildung hervorgeht, ist der Grad der Darstellung (rate of detecting) bei dem erfindungsgemäßen Spiegel-Mikroskop wesentlich höher, als es bei den bisher bekannten. Mit anderen Worten ist besonders, wenn die Lichtdurchlässigkeit des durchlässigen Spiegels zu 70 bis 95 % gewählt wird, eine fast vollständige Darstellung gegeben, so daß die Form oder der Umriß des zu untersuchenden Objekts klar zu erkennen ist.a layer of aluminum vapor-deposited on the surface of a single silicon crystal substrate and the values measured with a conventional mirror microscope. In this coordinate system, the degree of representation (rate of detection) is plotted on the ordinate, with the complete detection of the outline of an aluminum layer being given as 100 % . The light transmittance of the transparent mirror (in the case of a mirror microscope with dark field illumination, the light transmittance in the opening of the opaque mirror is given as 100 % ) is plotted on the abscissa. In Figure 3, the symbol ο for the degree of representation (rate of detection) in the present mirror microscope, the symbol »for the degree of representation (rate of detection) in a conventional dark field mirror microscope and the symbol Δ used for the rate of detection in a microscope with normal lighting. As can be seen from the figure, the degree of representation (rate of detecting) in the mirror microscope according to the invention is significantly higher than in the previously known. In other words, especially if the light transmittance of the transparent mirror is selected to be 70 to 95 % , an almost complete representation is given, so that the shape or the outline of the object to be examined can be clearly recognized.
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