DE3810882C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Mikroskop zur Untersuchung der flächigen Oberseite einer auf einem Auflagetisch liegenden, semitransparenten Probe inhomogener Durchlässigkeit nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Bei einem aus der DE-OS 33 40 647 bekannten Mikroskop der gattungsgemäßen Art ergeben sich Schwierigkeiten, wenn semitransparente Proben inhomogener Durchlässigkeit, z. B. Papier, bei relativ geringer Vergrößerung mit automatischer Scharfeinstellung betrachtet werden soll. Eine solche Probe liefert nämlich bei nur geringer Vergrößerung keinen ausreichenden Kontrast, wenn sie im Durchlicht betrachtet wird, d. h. von der Rückseite her beleuchtet wird.

Ähnliche mit Durchlicht arbeitende Mikroskope sind auch aus der DE-OS 28 12 593 und der DE-AS 20 08 390 bekannt. Bei der Betrachtung semitransparenter Proben bei geringer Vergrößerung ergeben sich dabei ebenfalls die obengenannten Schwierigkeiten.

Aus der US-PS 42 00 354 ist ein Mikroskop für vollständig transparente Proben mit Phaseninhomogenitäten bekannt, durch die Teile des Lichtstrahls selektiv phasenmoduliert werden. Die Phaseninhomogenitäten werden dadurch als Amplitudeninhomogenitäten sichtbar gemacht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mikroskop zu schaffen, das semitransparente Proben inhomogener Durchlässigkeit sowohl bei geringer als auch bei starker Vergrößerung automatisch scharf einstellen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs gelöst.

Mit dem erfindungsgemäßen Mikroskop wird bei kleinen Vergrößerungen im Auflicht auf die Oberseiten-Rauhigkeit automatisch scharfgestellt. Bei stärkeren Vergrößerungen ergeben sich Probleme mit der automatischen Scharfeinstellung im Auflicht, da Berge und Täler der Oberseiten-Rauhigkeit sich immer stärker auswirken und so die Fokusebene nicht automatisch definiert werden kann. Bei starker Vergrößerung wird daher auf Durchlicht umgeschaltet, wobei die automatische Scharfeinstellung dann anhand von Helligkeitsunterschieden erfolgt, die von Probeninhomogenitäten im Volumen an die Probenoberseite projiziert werden.

Mit Semitransparenz einer Probe wird eine Lichtdurchlässigkleit von mehr als 6% bezeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Mikroskop mit zwei Lichtquellen und den elektronischen Komponenten zur automatischen Scharfeinstellung als Blockschaltbild und

Fig. 2 ein Diagramm zur Verdeutlichung des Verfahrens zur automatischen Scharfeinstellung.

Gemäß Fig. 1 sind oberhalb eines Auflagetisches 16 ein Objektiv 10 eines Mikroskops, ein semitransparenter Spiegel 11, eine Linse 12 und eine Videokamera 13, die ein durch das Mikroskop betrachtetes Bild aufnimmt, vorgesehen. Eine Scharfeinstellvorrichtung 14 verarbeitet die Signale, die von der Videokamera 13 ausgegeben werden. Der Auflagetisch 16 kann durch einen Schlitten 17 in vertikaler Richtung bewegt werden. Zur Scharfeinstellung empfängt eine Steuerschaltung 15 ein Kontrastwert-Signal von der Scharfeinstellvorrichtung 14 und legt an einen Motor 18 ein Signal an, um den Schlitten 17 anzutreiben. Der Motor 18 kann ein Schrittmotor oder ein Servomotor sein. Als Folge hiervon wird der Auflagetisch 16 in vertikaler Richtung so bewegt, daß der Helligkeitskontrast maximal ist.

Das Lichtbündel einer Lichtquelle 19 wird mittels einer Linse 20, einer Blende 21, einer weiteren Linse 22, eines Filters 23, einer elektronischen Verschlußeinrichtung 24, einer weiteren Blende 25, einer dritten Linse 26 und des semitransparenten Spiegels 11 in die optische Achse des Mikroskops gerichtet. Durch das Objektiv 10 wird das Lichtbündel auf der Oberfläche einer Probe S fokussiert.

Eine Lichtquelle 28 für die Unterseite der Probe S ist zusammen mit einer Linse 29, einer Blende 30, einem Spiegel 31, einer weiteren Linse 32, einer elektronischen Verschlußeinrichtung 33 und eine Kondensorlinse 34 unterhalb des Auflagetisches 16 angeordnet. Das von der Lichtquelle 28 erzeugte Lichtbündel wird auf die Probe S fokussiert.

Eine Gleichspannung-Stromversorgung 35 speist die elektronischen Verschlußeinrichtungen 24 und 33 über einen Schalter 36, der durch die Steuerschaltung 15 betätigt wird.

Die Probe S wird auf den Auflagetisch 16 gelegt. Die Oberfläche der Probe S wird in kleine Bereiche mit Abmessungen von etwa 0,1×0,1 mm² unterteilt und der Auflagetisch 16 wird in X- oder Y-Richtungen bewegt, wobei eine Prüfung mit einer 1000fachen Vergrößerung stattfindet. Die Steuerschaltung 15 steuert die Bewegung der Probe S in den X- und Y-Richtungen mittels der Antriebseinrichtung 38. Wenn sich die Probe S um einen Bereich bewegt hat, erfolgt eine Scharfeinstellung, d. h. die elektronische Verschlußeinrichtung 24 wird durch den Schalter 36 geschlossen und die elektronische Verschlußeinrichtung 33 wird geöffnet, so daß die Unterseite der Probe S von der Lichtquelle 28 beleuchtet wird. Dann werden Videosignale längs einer oder einer vorbestimmten Anzahl von Abtastlinien erzeugt, die von der Videokamera 13 abgegeben werden und zu einer Scharfeinstellvorrichtung 14 geführt, die einen ersten Kontrastwert an die Steuerschaltung 15 ausgibt. Die Steuerschaltung 15 treibt den Motor 18 mit einem Impuls oder einer vorbestimmten Anzahl von Impulsen, so daß der Auflagetisch 16 mittels des Schlittens 17 vertikal nach oben (oder nach unten) um einen Schritt bewegt wird. Nach einer derartigen Vertikalbewegung des Auflagetisches 16 ermittelt die Scharfeinstellvorrichtung 14 längs der gleichen Abtastlinie wie zuvor einen zweiten Kontrastwert. Die Richtung der Vertikalbewegung des Auflagetisches 16 wird zu Beginn entsprechend einer Zunahme oder Abnahme des Kontrastwertes bestimmt. Wenn der erhaltene Kontrastwert gleich dem zuvor erhaltenen ist, gilt die Position der Probe S, den diese momentan einnimmt, als eine Scharfeinstellungsposition und der Auflagetisch 16 wird angehalten. Wenn jedoch der erhaltene Kontrastwert größer oder kleiner als der zuvor erhaltene Kontrastwert ist, wird der Auflagetisch 16 jeweils um einen Schritt nach oben oder unten bewegt. Wenn die Bewegungsrichtung des Auflagetisches 16 festgelegt ist, wird die Ermittlung des Kontrastwertes jedesmal dann vorgenomen, wenn der Motor 18 durch einen Impuls oder eine vorbestimmte Anzahl von Impulsen angetrieben worden ist, um den Auflagetisch 16 um einen Schritt zu bewegen. Wenn der Kontrastwert noch größer als der zuvor erhaltene ist, wird derselbe Vorgang wiederholt.

Wenn der Kontrastwert gleich oder kleiner als der zuvor erhaltene ist, wird ein Beendigungssignal erzeugt, durch das die elektronische Verschlußeinrichtung 33 durch den Schalter 36 geschlossen wird, während die elektronische Verschlußeinrichtung 24 geöffnet wird, und die Videokamera 13 Videosignale zur Prüfung der Oberfläche aufnimmt. Normalerweise sollten diese Signale keinen Kontrast darstellen. Die Steuerschaltung 15 prüft, ob ein Signal über oder unter einem vorbestimmten Schwellwert enthalten ist. Wenn ein solches Signal nicht enthalten ist, hat der betreffende Flächenbereich die Prüfung bestanden anderenfalls hat er sie nicht bestanden. Der Signalwert des geprüften Flächenbereichs und die X-Y-Koordinaten des Auflagetisches 16 werden in einem Speicher gespeichert. Anschließend wird der nächste Flächenbereich in der selben Weise geprüft und das Ergebnis gespeichert.

Das Diagramm nach Fig. 2 zeigt ein Videosignal, das längs einer Abtastlinie erzeugt wird. Die Signalintensitäten der einzelnen Bereiche sind mit X₁, X₂, X₃, . . ., X _n+1, ausgedrückt und man erhält den Kontrastwert V gemäß folgender Gleichung:

V = |X₁-X₂| + |X₂-X₃| + |X₃-X₄| + . . . + |X _n -X _n+1| .

Die Scharfeinstellung wird dadurch vorgenommen, daß man die Kontrastwerte vergleicht, wobei dieser Kontrastwert mit verbesserter Scharfeinstellung größer wird.

Wenn eine Oberfläche einer Probe S mit einer geringen Vergrößerung geprüft wird, wird die Scharfeinstellung mit Hilfe eines Videosignales vorgenommen, das mit Auflicht erhalten wurde, da dann feine Unregelmäßigkeiten der Oberfläche der Probe einen Kontrast ergeben.

Claims (1)

1. Mikroskop zur Untersuchung der flächigen Oberseite einer auf einem Auflagetisch liegenden, semitransparenten Probe inhomogener Durchlässigkeit,
   mit einer Lichtquelle, welche die zu untersuchende Probe von deren Unterseite her beleuchtet und dabei optische Inhomogenitäten im Innern der Probe an die dem Objektiv zugewandte Oberseite der Probe projiziert und somit Helligkeitsunterschiede an der Probenoberseite erzeugt,
   und mit einer automatischen Scharfeinstellvorrichtung, welche die Helligkeit der Probenoberseite zeilenweise abtastet und einen dem Ergebnis dieser Abtastung zugeordneten ersten Kontrastwert an eine Steuerschaltung ausgibt, nachfolgend den Abstand des Auflagetisches vom Objektiv um einen vorgegebenen Wert verstellt, die Abtastung der Probenoberseite wiederholt und dadurch einen zweiten Kontrastwert ermittelt und an die Steuerschaltung ausgibt und die abschließend den Abstand des Auflagetisches vom Objektiv auf den größeren dieser beiden Kontrastwerte einstellt und somit auf maximalen Helligkeitskontrast abgleicht,
   gekennzeichnet durch
   eine zweite Lichtquelle (19-26), welche die zu untersuchende Probe (S) von deren Oberseite her beleuchtet,
   sowie durch einen Schalter (36) zum Umschalten zwischen der ersten (28-34) und der zweiten Lichtquelle (19-26),
   wobei die erste Lichtquelle (28-34) bei starker Vergrößerung und die zweite Lichtquelle (19-26) bei geringer Vergrößerung gewählt wird
   und die automatische Scharfeinstellvorrichtung (14, 15, 17, 18) bei der geringen Vergrößerung auf die Struktur der Probenoberseite scharfstellt.