DE4208622A1

DE4208622A1 - Licht-schnitt-mikroskop

Info

Publication number: DE4208622A1
Application number: DE19924208622
Authority: DE
Inventors: Kazyo Yomoda
Original assignee: Nissho Optical Co Ltd
Current assignee: Nissho Optical Co Ltd
Priority date: 1991-04-20
Filing date: 1992-03-18
Publication date: 1992-10-22
Anticipated expiration: 2012-03-19
Also published as: JP2689359B2; DE4208622B4; JPH04320907A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Licht-Schnitt-Mikroskop mit einem optischen Projektionssystem zum Projizieren von spaltförmig begrenztem Licht auf ein zu beobachtendes Objekt und mit einem optischen Beobachtungssystem zum Beobachten eines Licht-Schnitt-Bildes des Objektes, die jeweils eine optische Achse aufweisen. Mit einem derartigen Mikroskop können kleinste Unebenheiten und Höhenunterschiede verschiedener Niveaus auf der Oberfläche eines zu beobachtenden oder zu vermessenden Ob jektes aufgelöst bzw. gemessen werden, indem spaltförmig be grenztes Licht (optisch dünnes Licht) aus einer schräg zur Oberfläche verlaufenden Richtung auf die Oberfläche projiziert wird, so daß ein Licht-Schnitt-Bild erhalten wird, das der Ge stalt der Oberfläche entspricht, die zu sehen wäre, wenn die Oberfläche durch das Spaltlicht geschnitten würde.

Bei derartig bekannten Licht-Schnitt-Mikroskopen sind die opti sche Achse einer Objektivlinse des optischen Projektionssystems zum Projizieren von spaltförmig begrenztem Licht und die opti sche Achse einer Objektivlinse des optischen Beobachtungssy stems zum Beobachten des Licht-Schnitt-Bildes so angeordnet, daß sie sich auf der Oberfläche des zu beobachtenden Objektes schneiden. Derartige Licht-Schnitt-Mikroskope können folgende Konstruktionen aufweisen (vgl. z. B. JP-A-53-23 094 und 53-23 095):

- Die optische Achse der Objektivlinse des Projektionssystems ist um einen Winkel von 45° gegen die Flächennormale geneigt, während die optische Achse des Beobachtungssystems um 45° in der anderen Richtung gegen die Flächennormale geneigt ist (diese Konstruktion wird im folgenden als 90°-Typ bezeichnet); oder
- die optischen Achsen sind jeweils um einen Winkel von 60° gegen die Flächennormale in der einen bzw. anderen Rich tung geneigt (im folgenden als 120°-Typ bezeichnet); oder
- die optischen Achsen sind jeweils um einen Winkel von 30° gegen die Flächennormale in der einen bzw. anderen Rich tung geneigt (im folgenden als 60°-Typ bezeichnet); oder
- die optischen Achsen sind jeweils um einen Winkel von 15° gegen die Flächennormale in der einen oder anderen Rich tung geneigt (im folgenden als 30°-Typ bezeichnet).

Wenn der Höhenunterschied verschiedener Niveaus auf der Ober fläche H beträgt, dann kann dieser Höhenunterschied im Licht- Schnitt-Bild, das mit einem Mikroskop vom 90°-Typ aufgenommen ist, in lateraler Richtung um einen Faktor 1,41 vergrößert be obachtet werden. Entsprechend ergibt sich für das Mikroskop vom 120°-Typ eine laterale Vergrößerung von 1,73 für das Mikroskop vom 60°-Typ kann der Höhenunterschied H in Form eines Bildes gleicher Größe beobachtet werden (Faktor 1), während bei einem Mikroskop vom 30°-Typ der Höhenunterschied H in lateraler Rich tung verkleinert, nämlich als H·0,517, beobachtet werden kann. Mit dem vorstehend beschriebenen, bekannten Licht- Schnitt-Mikroskop läßt sich also ein laterales Vergrößerungs verhältnis von 1,41 erreichen, wenn der Winkel zwischen der op tischen Achse der Objektivlinse des Projektionssystems und der optischen Achse der Objektivlinse des Beobachtungssystems 90° beträgt; es ergibt sich ein laterales Vergrößerungsverhältnis von 1,73 bei einem Winkel von 120°, ein Vergrößerungsverhältnis von 1,0 bei einem Winkel von 60° und ein Vergrößerungs verhältnis von 0,52 bei einem Winkel von 30°.

Wenn nun ein extrem geringer Höhenunterschied unter Verwendung von Licht-Schnitt-Mikroskopen vom 90°-, 120°-, 60°- oder 30°-Typ beobachtet oder gemessen werden soll, so muß hierfür die Vergrößerung der Objektivlinse erhöht werden, was unaus weichlich zur Folge hat, daß die Beobachtung oder die Messung innerhalb eines begrenzten, kleinen Blickfeldes durchgeführt werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Licht-Schnitt- Mikroskop der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei dem das laterale Vergrößerungsverhältnis gesteigert ist, ohne daß die Vergrößerung der Objektivlinsen und die Weite des Blickfel des verändert werden müssen, und mit dem eine Spaltlinie scharf abgebildet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Pro jektionssystem bzw. das Beobachtungssystem jeweils ein Entzer rungssystem umfassen, das auf der jeweiligen optischen Achse angeordnet ist.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung erge ben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der zeichneri schen Darstellung bekannter sowie erfindungsgemäßer Licht- Schnitt-Mikroskope. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Licht-Schnitt-Mikroskops;

Fig. 2 ein Blickfeld des Mikroskops nach Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische Darstellung, die zeigt, wie spaltförmig begrenztes Licht auf die Oberfläche des zu messenden Objektes auftrifft;

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines im Stand der Technik bekannten Licht-Schnitt-Mikroskops;

Fig. 5 ein Blickfeld des bekannten Mikroskops nach Fig. 4;

Fig. 6 eine schematische Darstellung des Strahlengangs ei nes Mikroskops vom 90°-Typ;

Fig. 7 eine schematische Darstellung des Strahlengangs ei nes Mikroskops vom 120°-Typ;

Fig. 8 eine schematische Darstellung des Strahlengangs ei nes Mikroskops vom 60°-Typ; und

Fig. 9 eine schematische Darstellung des Strahlengangs ei nes Mikroskops vom 30°-Typ.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 wird nun ein Ausführungsbei spiel des erfindungsgemäßen Licht-Schnitt-Mikroskops im einzel nen erläutert. Auf einer optischen Achse 10 eines Licht-Projek tionssystems 1 ist ein anamorphotisches oder Entzerrungssystem 12 in Form einer gallileischen Teleskopanordnung, welche eine zylindrisch konkave Linse 14 und zylindrisch konvexe Linsen 15 aufweist, angeordnet; und auf einer optischen Achse 11 eines Beobachtungssystems 5 ist ein Entzerrungssystem 13 des gleichen Typs vorgesehen. In den Figuren bezeichnen die Bezugszeichen 16 eine Lampe, 17 eine Spaltplatte oder -blende, 18 eine Augenlin se, 19 ein zu vermessendes Objekt und 20 eine zu vermessende Oberfläche.

Demgegenüber zeigt Fig. 4 ein im Stand der Technik bekanntes Licht-Schnitt-Mikroskop. Es umfaßt ein optisches Projektionssy stem 1′, das eine Objektivlinse 2 mit einer optischen Achse 3 aufweist, sowie ein optisches Beobachtungssystem 5′, das eine weitere Objektivlinse 6 mit einer weiteren optischen Achse 7 aufweist. Die optischen Achsen 3 und 7 sind jeweils um einen Winkel von 45° von der Vertikalen 4 in der Blattebene nach links bzw. nach rechts weggekippt und schneiden sich in einem Punkt einer Oberfläche 20 eines zu beobachtenden Objektes. Man spricht hierbei von einem Licht-Schnitt-Mikroskop vom 90°-Typ, wie es auch schematisch in Fig. 6 dargestellt ist. Beträgt, wie in Fig. 6 dargestellt, der Höhenunterschied verschiede ner Niveaus auf der Oberfläche 20 des zu beobachtenden Objektes H, dann kann dieser Höhenunterschied H mit dem Mikroskop vom 90°-Typ im Licht-Schnitt-Bild 8, um einen Faktor 1,41 in late raler Richtung vergrößert, beobachtet werden. Fig. 7 zeigt in schematischer Darstellung den Strahlenverlauf bei einem Mikro skop vom 120°-Typ; hier kann der Höhenunterschied H im Licht- Schnitt-Bild 8, um den Faktor 1,73 in lateraler Richtung ver größert, beobachtet werden. Aus Fig. 8 ist der Strahlengang bei einem Mikroskop vom 60°-Typ zu ersehen; der tatsächliche Höhenunterschied H kann im Licht-Schnitt-Bild 8 in exakt glei cher Größe beobachtet werden. Demgegenüber kann mit einem Mi kroskop vom 30°-Typ, wie in Fig. 9 gezeigt, der Höhenunter schied H im Licht-Schnitt-Bild in lateraler Richtung nur ver kleinert, und zwar als 0,517·H, beobachtet werden.

Das in Fig. 1 gezeigte Entzerrungssystem erzeugt ein Bild mit einer Tiefenvergrößerung mit Faktor 1 (also keine weitere Ver größerung des Bildes in parallel zur Spaltrichtung verlaufender Richtung) und mit einer lateralen Vergrößerung mit Faktor 2, 3 oder 4. Wird das Entzerrungssystem 12, 13 mit lateraler Ver größerung mit z. B. Faktor 3 in das Licht-Schnitt-Mikroskop vom 90°-Typ eingebaut, so kann damit im Beobachtungssystem 5 ein Bild erhalten werden, dessen Tiefenvergrößerung einfach durch die Vergrößerung der Objektivlinse gegeben ist (Faktor 1), wäh rend die laterale Vergrößerung 1,41·3 also das 4,32-fache der Vergrößerung der Objektivlinse, beträgt.

Wie eingangs beschrieben, ist das erfindungsgemäße Licht-Schnitt-Mikroskop hervorragend geeignet, kleinste Uneben heiten und kleinste Höhenunterschiede verschiedener Niveaus auf der zu messenden Oberfläche aufzulösen oder zu messen, da auf grund der Entzerrungssysteme 12, 13, die jeweils auf der opti schen Achse 10 des Projektionssystems 1 bzw. auf der optischen Achse 11 des Beobachtungssystems 5 angeordnet sind, die latera le Vergrößerung gesteigert ist, während die Größe des Blickfel des 9 nicht verändert ist, was durch einen Vergleich der Fig. 5 und 2, die das Blickfeld 9 eines im Stand der Technik bekannten Mikroskops bzw. das Blickfeld 9 eines erfindungsgemäß ausgebildeten Mikroskops zeigen, deutlich wird. Weiterhin wird durch die Linsen 14, 15 des Entzerrungssystems die Spaltlinie der Spaltblende 17 scharf abgebildet, was das Licht-Schnitt- Bild weiter verbessert.

Claims

Licht-Schnitt-Mikroskop mit einem optischen Projektionssystem zum Projizieren von spaltförmig begrenztem Licht auf ein zu be obachtendes Objekt und mit einem optischen Beobachtungssystem zum Beobachten eines Licht-Schnitt-Bildes des Objektes, die je weils eine optische Achse aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß das Projektionssystem (1) und das Beobachtungssystem (5) jeweils ein Entzerrungssystem (12, 13) umfassen, das auf der jeweiligen optischen Achse (10, 11) angeordnet ist.