DE60129387T2

DE60129387T2 - Konfokales Mikroskop mit musterformender Rotationsscheibe

Info

Publication number: DE60129387T2
Application number: DE60129387T
Authority: DE
Inventors: Tomio Hidaka-shi ENDO; Takeshi Sagamihara-shi YAMAGISHI; Katsuya Hachioji-shi SADAMORI
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2000-03-06
Filing date: 2001-03-06
Publication date: 2008-03-20
Anticipated expiration: 2021-03-07
Also published as: EP1182486B1; JP4334801B2; US6747772B2; AU3609601A; US6940625B2; CN1364241A; KR20020013861A; US20040212866A1; TWI254141B; KR100443143B1; EP1182486A1; CN100449348C; EP1182486A4; WO2001067155A1; DE60129387D1; US20020060298A1

Description

Gebiet der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein konfokales Mikroskop mit den Merkmalen der Präambel des beigefügten Anspruchs 1.
Stand der Technik
Aus DE 199 22 593 ist eine Bildbetrachtungs- bzw. -erfassungsvorrichtung bekannt, die ein musterbildendes Element verwendet, das einen Belichtungsabschnitt und einen Unterbrechungsabschnitt aufweist. Sowohl der Belichtungsabschnitt als auch der Unterbrechungsabschnitt sind gerade gemustert, und diese geraden Muster sind abwechselnd angeordnet.
Aus WO 97 31 282 A ist ein konfokales Mikroskop bekannt, das eine Lichtquelle, Fokussierungsmittel, einen Detektor und eine kodierte Maske aufweist. Die Lichtquelle bestrahlt die Maske, und das kodierte Licht wird dann auf ein Objekt gerichtet. Licht, das vom Objekt zurückgeworfen wird, wird dann dekodiert, entweder von der gleichen oder einer anderen, komplementären Maske, bevor es beispielsweise durch eine Kamera erfasst wird. Die Maske ist mit einem Muster kodiert, das ein kombiniertes konfokales und nicht-konfokales Bild erzeugt, und das konfokale Bild wird anschließend aus dem kombinierten Bild extrahiert. Das bedeutet, dass konfokale Bilder unterschiedlicher Regionen des Objekts gleichzeitig erzeugt werden können, was wiederum eine konfokale Echtzeit-Abbildung des Objekts ermöglicht. Außerdem ist das Mikroskop nicht mehr auf delta-korrelierte Bilder beschränkt, und daher kann auch eine Verbesserung der Lichtausbeute erreicht werden.
Herkömmlicherweise wird als Schnittbild-Betrachtungsapparat ein konfokales Mikroskop unter Verwendung einer Rotationsscheibe, die als Nipkow-Rotationsscheibe bezeichnet wird, verwendet, wobei eine Anzahl von Pinholes bzw. kleinen Lochblenden spiralartig in einem Abstand von etwa dem Zehnfachen des Pinhole-Durchmessers angeordnet sind, bekannt.
1 zeigt den schematischen Aufbau eines konfokalen Mikroskops, das solch eine Nipkow-Rotationsscheibe verwendet, wobei eine Kondensatorlinse 2 und ein PBS (polarisierender Strahlteiler) 3 im Lichtweg des Lichts, das von einer Lichtquelle 1, wie einer Halogenlichtquelle oder einer Quecksilberlichtquelle oder anderen, ausgestrahlt wird, angeordnet sind, und eine Nipkow-Rotationsscheibe 4 (im Folgenden als rotierende bzw. Rotationsscheibe 4 bezeichnet), eine erste Abbildungslinse 5, eine Viertelwellenlängen-Platte 6 und eine Probe 8 durch ein Objektiv 7 im Weg des reflektierten Lichts des PBS 3 angeordnet sind. Außerdem ist eine CCD-Kamera 10 durch eine zweite Abbildungslinse 9 im Filterlichtweg des PBS 3 des Lichts, das von der Probe 8 zurückgeworfen wird, angeordnet. Ein Monitor 11 ist mit dem Bildausgabeanschluss dieser CCD-Kamera 10 verbunden, um das Bild, das von der CCD-Kamera aufgenommen wird, anzuzeigen.
Hierbei sind Pinholes 4a spiralartig auf der Rotationsscheibe 4 mit einem Abstand von etwa dem Zehnfachen des Pinhole-Durchmessers zwischen den einzelnen Pinholes angeordnet, und die Rotationsscheibe 4a ist mit der Welle eines nicht dargestellten Motors über eine Rotationswelle 12 verbunden und wird mit einer festen Rotationsgeschwindigkeit gedreht.
In einem solchen Aufbau passiert das Licht, das von der Lichtquelle 1 ausgestrahlt wird, die Kondensatorlinse 2, und nur eine polarisierte Komponente einer bestimmten Richtung wird vom PBS 3 reflektiert und fällt in die Rotationsscheibe 4 ein, die sich mit der bestimmten Geschwindigkeit dreht, und das Licht, das von dem Pinhole 4a dieser Rotationsscheibe 4 gefiltert wird, passiert die erste Abbildungslinse 5, wird von der Viertelwellenlängen-Platte 6 zirkular polarisiert, von der Objektivlinse 7 abgebildet und fällt in die Probe 8. Dagegen passiert das Licht, das von der Probe 8 reflektiert wird, die Objektivlinse 7, nimmt an der Viertelwellenlängen-Platte 6 wiederum eine Polarisie rungsrichtung senkrecht zum einfallenden Licht an und projiziert das Probenabbild mittels der ersten Abbildungslinse 5 auf die Rotationsscheibe 4. Ein fokussierter Abschnitt des Probenabbilds, das auf die Rotationsscheibe projiziert wird, passiert das Pinhole 4a, passiert weiter den PBS 3 und wird von der CCD-Kamera 10 durch die zweite Abbildungslinse 9 aufgenommen. Ein konfokales Bild, das von der CCD-Kamera 10 aufgenommen wird, wird vom Monitor 11 dargestellt.
Ein solches konfokales Mikroskop ermöglicht die Erfassung eines so genannten Schnittbilds, d.h. eines Bildes für jeweils ein Höhe bzw. Ebene der Probe 8, durch vertikales Bewegen des Brennpunkts (Z-Achsenrichtung), da nur Bilder mit fokussierter Position (Höhe), wo das Pinhole 4a der Rotationsscheibe 4 hindurchgeht, erfasst werden können.
Für das konfokale Mikroskop, das eine solche Nipkow-Rotationsscheibe verwendet, ist es übrigens notwendig, Pinholes so auf der Rotationsscheibe anzuordnen, dass keine Ungleichmäßigkeit während der visuellen Betrachtung oder der Abbildung durch eine CCD-Kamera im Beobachtungsfeld hervortritt. Kurz gesagt ist es notwendig, Pinholes so anzuordnen, dass das Probenbetrachtungsfeld innerhalb eines vom Menschen wahrnehmbaren Zeitintervalls (etwa 1/20 bis 1/30 s) oder einer CCD-Kamerabelichtungszeit (häufig 1/60 oder 1/30 s) gleichmäßig belichtet wird.
Daher werden im Stand der Technik verschiedene Vorschläge gemacht, welche die Anordnung der Pinholes betreffen, und beispielsweise ist eine Anordnung, bei der eine Vielzahl von Pinholes spiralartig in radialer Richtung der Rotationsscheibe mit einem gleichen Winkel angeordnet sind, als einfachste Anordnung bekannt. Jedoch wird bei einer solchen Pinhole-Anordnung die Helligkeit des aufgenommenen Bildes ungleichmäßig, da der Pinhole-Abstand im äußeren Umfangsabschnitt und im inneren Umfangsabschnitt der Rotationsscheibe unterschiedlich ist.
Als Verfahren zur Lösung dieses Problems wurden verschiedene Pinhole-Anordnungen zur Verringerung der ungleichmäßigen Helligkeit des aufgenommenen Bildes vorgeschlagen, wie eine Anordnung, bei der der radiale Abstand des Ortes der virtuellen Mittellinie, welche die Mittelpunkte einer Vielzahl von Pinholes verbindet, die Pinhole-Linien bilden, die spiralartig angeordnet sind, und der Abstand in Umfangsrichtung entlang der Spirale einander angeglichen werden, oder eine Anordnung, bei der alle Pinholes, aus denen eine Vielzahl von Pinhole-Linien bestehen, an ihrer Mittelposition einen anderen Durchmesser haben.
Jedoch ist bei der früheren Pinhole-Anordnung zwar die Helligkeit des Bildes im Beobachtungsfeld gleichmäßig, wenn der Mittelpunkt der Rotationsscheibe und die Rotationsachse exakt übereinstimmen, aber die Helligkeit des erfassten Bildes ist ungleichmäßig, wenn der Mittelpunkt der Rotationsscheibe und die Rotationsachse nicht übereinstimmen. Im Allgemeinen ist der Pinhole-Durchmesser lediglich etwa einige Dutzend μm groß (45 μm für 100-fach, 100 μm für 250-fach); daher ist es notwendig, den Unterschied zwischen dem Mittelpunkt der Rotationsscheibe und dem Rotationsmittelpunkt auf 10 μm oder weniger zu begrenzen, d.h. auf einen Wert, der ausreichend kleiner ist als der Pinhole-Durchmesser, so dass die Helligkeit des erfassten Bildes nicht ungleichmäßig ist, wodurch eine extrem hohe Präzision für die Perforation von Pinholes auf der Rotationsscheibe, die Formung der Rotationsscheibe, die Befestigung der Rotationsscheibe auf der Rotationswelle oder andere Bearbeitungsschritte notwendig ist.
Dagegen ist die letztgenannte Pinhole-Anordnung verbessert, um die Ungleichmäßigkeit der Helligkeit eines erfassten Bildes zu verringern; aber die Ungleichmäßigkeit wird zwar verringert, aber nicht beseitigt.
Außerdem ist, wenn Pinholes auf diese Weise auf der Rotationsscheibe ausgebildet werden, die Pinhole-Anordnung so ausgelegt, dass die Helligkeit des erfassten Bildes für alle Proben nicht ungleichmäßig wird, und das Pinhole wird mittels eines komplizierten Musters, das extrem präzise erstellt wird, positioniert, um jedes Pinhole exakt zu positionieren. Beispielsweise wird für Nipkow-Rotationsscheiben ein Cr- oder schwach reflektierender Cr-Film auf einem Glassubstrat ausgebildet, mit einem Pinhole-Muster maskiert und geätzt, und diese Maske wird mittels einer EB-Zugmaschine unter Verwendung eines Elektronenstrahls ähnlich wie bei der Halbleiterfertigung hergestellt, wodurch die Herstellung der Rotationsscheibe aufgrund der Verwendung einer solch komplizierten Mustermaske sehr kostspielig und teuer wird.
Um diese Probleme zu lösen, wurde daher vorgeschlagen, eine Rotationsscheibe zu verwenden, bei der ein geradliniger Musterabschnitt 141, der linear ausgebildete lichtdurchlässige Abschnitte und abgeschirmte Abschnitte aufweist, die abwechselnd angeordnet sind, ein voll lichtdurchlässiger Abschnitt 142 und abgeschirmte Abschnitte 143, 144 in jedem fächerförmigen Bereich zwischen diesem geradlinigen Musterabschnitt 141 und voll lichtdurchlässigen Abschnitt 142 auf einer Rotationsscheibe 14 angeordnet sind wie in 3A dargestellt, und von diesen die Breite der lichtdurchlässigen Abschnitte und abgeschirmten Abschnitte des geradlinigen Musterabschnitts 141 auf etwa mehrere Dutzend μm eingestellt ist, ähnlich wie der Pinhole-Durchmesser, und zu 1:1 ausgebildet sind, wie in 3A und 3B dargestellt.
Gemäß einer solchen Rotationsscheibe wird, wenn das Betrachtungsfeld den geradlinigen Musterabschnitt 141 passiert, zuerst eine Erfassung von der CCD-Kamera vorgenommen, dann wird von der CCD-Kamera eine Erfassung vorgenommen, wenn es den voll lichtdurchlässigen Abschnitt 142 passiert. In diesem Fall wird als Bild, das in dem geradlinigen Musterabschnitt aufgenommen wird, ein kombiniertes Bild (ein konfokales Bild, das nicht-konfokale Komponenten enthält) erhalten, das nicht nur ein Bild mit Komponenten mit einer fokussierten Position (Höhe) aufweist, sondern auch ein Bild mit Komponenten mit einer nicht-fokussierten Position (Höhe) (eine permeierte nicht-konfokale Komponente) enthält, da das Verhältnis der Breite von lichtdurchlässigen Abschnitten 141a und abgeschirmten Abschnitten 141b jeweils gleich ist. Infolgedessen kann das konfokale Bild, das nur Komponenten mit einer gut fokussierten Position (Höhe) aufweist, durch die Berechnung der Differenz des Helligkeitsfelds, das durch den voll lichtdurchlässigen Abschnitt 142 aufgenommen wird, aus diesem kombinierten Bild erhalten werden. Außerdem wird in dem erfassten Bild keine ungleichmäßige Helligkeit erzeugt, auch wenn der Rotationsmittelpunkt der Rotationsscheibe verschoben ist, und die Herstellungskosten für die Rotationsscheibenfertigung sind begrenzt, da das Muster für die Erzeugung des geradlinigen Musterabschnitts 141, der linear ausgebildete lichtdurchlässige Abschnitte und Abschirmabschnitte, die abwechselnd angeordnet sind, ein einfaches lineares Muster ist.
Dagegen ist in der Rotationsscheibe 141, die in 3A und 3B dargestellt ist, die nicht-konfokale Komponente ausgeprägt, da das Verhältnis der Breite der lichtdurchlässigen Abschnitte und der Abschirmabschnitte des geradlinigen Musterabschnitts 141 1:1 ist. Daher kann ein so genannter Schnittbildeffekt, der nur ein konfokales Bild enthält, nur von der Berechnung der Differenz erwartet werden. Dadurch entstehen Probleme, wie die Unmöglichkeit einer direkten Betrachtung des konfokalen Bildes, die Notwendigkeit von Arbeitsausrüstung wie einem Computer für die Bildverarbeitung, die Vergrößerung der Ausrüstung, die Steigerung der Kosten, und außerdem sind zwei Bilder, die einer Differenzberechnung unterworfen werden, für Störungen, wie eine Vibration, anfällig, da sie zu unterschiedlichen Zeiten aufgenommen werden.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines konfokalen Mikroskops mit einem musterbildenden Element, das für eine Schnittbildbetrachtung angewendet wird, um ein gutes Bild auf stabile Weise betrachten zu können, ohne dass die Helligkeit des betrachteten Bildes ungleichmäßig wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das genannte Ziel durch die Merkmale von Anspruch 1 erreicht.
Verbesserte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen konfokalen Mikroskops ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Einzelheiten des konfokalen Mikroskops, das hier vorgeschlagen wird, können wie folgt definiert werden:

(1) Das Musterbildungselement ist eine Rotationsscheibe, bei der der Belichtungsabschnitt ein lichtdurchlässiger Abschnitt ist, der Licht durchlässt, und der Unterbrechungsabschnitt ein Abschirmabschnitt ist, der Licht abschirmt, die Rotationsscheibe in einem Lichtweg gedreht wird, jedes der Muster, mit denen die Probe durch das Licht, das durch die Rotationsscheibe fällt, abgetastet wird, in einem geraden Muster ausgebildet ist, und diese Muster abwechselnd angeordnet sind.
(2) Ein Abschirmbereich ist an einem Abschnitt ausgebildet, wo gerade Muster des lichtdurchlässigen Abschnitts und des Abschirmabschnitts der Rotationsscheibe parallel zu einer Abtastrichtung (H-Richtung) gemäß einer Rotation der Rotationsscheibe in einem Erfassungsfeld verlaufen.
(3) Die geraden Musterbereiche weisen eine Vielzahl von sektorförmigen Bereichen auf, die in einer Umfangsrichtung der Rotationsscheibe aufgeteilt sind.
(4) Ein Abschnitt, der parallel zu einer Abtastrichtung (H-Richtung) gemäß einer Rotation der Rotationsscheibe in einem Erfassungsfeld verläuft, weist einen anderen geraden Musterbereich aus lichtdurchlässigem Abschnitt und abgeschirmtem Abschnitt mit einer Sektorenform mit einem vorgegebenen Zentriwinkel, dessen Richtung sich von dem geraden Muster unterscheidet, auf.
(5) Die Breite des geraden Musters des abgeschirmten Abschnitts ist größer als die des lichtdurchlässigen Abschnitts.
(6) Das musterbildende Element ist ein digitaler Mikrospiegel mit einer Vielzahl von Spiegeln, deren Richtungen unabhängig voneinander geändert werden können und die in zweidimensionaler Form angeordnet sind.
(7) Eine Vielzahl von Bereichen mit unterschiedlichen Verhältnissen des lichtdurchlässigen Abschnitts und des abgeschirmten Abschnitts sind ferner vorgesehen.
(8) Eine Vielzahl von Richtungsänderungsbereichen des lichtdurchlässigen Abschnitts und des abgeschirmten Abschnitts des geraden Musters der Rotationsscheibe sind außerdem vorgesehen.
(9) Die Rotationsscheibe ist eine Rotationsscheibe, in der eine rotationsradiale Richtung der Rotationsscheibe nicht senkrecht zur Richtung des geraden Musters des lichtdurchlässigen Abschnitts und des abgeschirmten Abschnitts verläuft.
(10) Eine Breite des geraden Abschnitts der Rotationsscheibe, der Licht abschirmt, ist größer als eine Breite eines geraden Abschnitts, durch den Licht hindurch treten kann.
(11) Eine Breite eines geraden Abschnitts der Rotationsscheibe ist im Wesentlichen konstant. (12) Die Rotationsscheibe ist in eine Vielzahl von Bereichen aufgeteilt, und die Muster der Vielzahl von Bereichen sind jeweils verschieden.
(13) Ein Muster jedes der vielen Bereiche weist ein gleiches Flächenverhältnis des lichtdurchlässigen Abschnitts und des abgeschirmten Abschnitts auf, und die Breiten des lichtdurchlässigen Abschnitts und des abgeschirmten Abschnitts sind für jeden der Bereiche unterschiedlich.
(14) Wenn in der Rotationsscheibe eine Breite eines Bereichs mit einer anderen Richtung mit konstanter Breite X ist und eine Periode des lichtdurchlässigen Abschnitts und des abgeschirmten Abschnitts W ist, dann ist X/W konstant.
(15) Die Muster der Vielzahl von konzentrischen Kreisflächen weisen ein gleiches Flächenverhältnis des lichtdurchlässigen Abschnitts und des abgeschirmten Abschnitts auf, eine Breite der konzentrischen Innenumfangs-Kreisfläche ist kleiner als die der konzentrischen Außenumfangs-Kreisfläche, und eine Breite eines Bereichs mit anderer Richtung der konzentrischen Innenumfang-Kreisfläche ist kleiner als die der konzentrischen Außenumfang-Kreisfläche.
(16) Wenn die lichtdurchlässigen Abschnitte der mindestens zwei konzentrischen Kreisflächen die gleiche Breite haben und eine Periode W des lichtdurchlässigen Abschnitts und des abgeschirmten Abschnitts verschieden sind, ist eine Periode des lichtdurchlässigen Abschnitts und des abgeschirmten Abschnitts auf einer konzentrischen Innenumfangs-Kreisfläche kleiner als die einer äußeren konzentrischen Kreisfläche, und eine Breite X eines Richtungsänderungsbereichs von inneren und äußeren konzentrischen Kreisflächen ist proportional zur Periode W.

Ein konfokales Mikroskop gemäß der vorliegenden Erfindung tastet eine Probe mit einem Licht unter Verwendung eines der oben genannten Musterbildungselemente ab und erhält ein von der Probe reflektiertes Licht als Schnittbild durch das Musterbildungselement hindurch. Mit dieser Anordnung ist es bevorzugt, dass ferner ein Bewegungsmechanismus, der eine Projektionsposition auf der Rotationsscheibe für die Probe ändert, vorgesehen ist.
Eine andere Ausführungsform des Mikroskops gemäß der vorliegenden Erfindung lässt ein angeregtes Licht mit einer vorgegebenen Wellenlänge durch einen Anregungsfilter auf eines der oben genannten Musterbildungselemente fallen, tastet eine Probe unter Verwendung des Musterbildungselements mit Licht ab und fängt eine Fluoreszenz, die von der Probe emittiert wird, als Schnittbild durch das Musterbildungselement und einen Sperrfilter, der eine Wellenlänge der emittierten Fluoreszenz selektiert, auf.
Eine weitere Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass sie Folgendes aufweist: eine Lichtquelle; eine Rotationsscheibe mit einem Muster, in dem ein licht durchlässiger geschlitzter Abschnitt, der Licht durchlässt, und ein gerader Abschirmabschnitt, der Licht abschirmt, abwechselnd und periodisch angeordnet sind; Mittel, um Licht von der Lichtquelle zur Rotationsscheibe zu lenken; Mittel, um Licht, das die Rotationsscheibe passiert, auf eine Probe zu richten und ein Muster der Rotationsscheibe auf die Probe zu projizieren; eine optische Linse, die Licht, das von der Probe reflektiert wird, auf die Rotationsscheibe projiziert; und Mittel, um die Rotationsscheibe in einem optischen Weg zu drehen, das Muster der Rotationsscheibe, das auf die Probe projiziert wird, abzutasten, und ein Bild, das die Rotationsscheibe passiert, als Schnittbild unter Probenbildern, die auf die Rotationsscheibe projiziert werden, aufzunehmen, und wenn ein Winkel der Rotationsscheiben-Oberfläche und einer Oberfläche, die senkrecht zu einer optischen Achse ist, 0 ist, eine Öffnung der Linse von der Probe NA ist, eine Expansionsrate des Probenbilds, das auf die Rotationsscheibe projiziert wird, M ist, ein Durchmesser (als Sichtzahl bezeichnet) der Rotationsscheibe in einem Bereich der betrachteten Probe R ist, ein Winkel zwischen einem Hauptlichtstrahl, der einen äußersten Rand des Durchmessers auf der Rotationsscheibe des beobachteten Probenbereichs passiert, und einer optischen Achse ϕ ist, und eine Wellenlänge des Lichts λ ist, dann ist mindestens eine der folgenden Bedingungen erfüllt: 8 > ϕ + 2NA/Mund
Infolgedessen kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein Betrachtungsbild von hoher Qualität ohne ungleichmäßige Helligkeit erhalten werden, auch wenn der Mittelpunkt der Rotationsscheibe verschoben wurde, da das gerade Muster der lichtdurchlässigen Abschnitte und der abgeschirmten Abschnitte abgetastet wird, während ihre Richtungen gemäß der Rotation der Rotationsscheibe 141 geändert werden.
Außerdem wird verhindert, dass eine ungleichmäßige Helligkeit in dem betrachteten Bild auftritt, da die Auslegung so ist, dass die Abtastrichtung (H-Richtung) durch die Rotation der Rotationsscheibe im Betrachtungsfeld und die Richtung des geraden Musters der lichtdurchlässigen Abschnitte und der Abschirmabschnitte nicht parallel sind.
Darüber hinaus ist die Herstellung des Maskenmusters einfach und billig, da lediglich gerade Muster aus lichtdurchlässigen Abschnitten und abgeschirmten Abschnitten abwechselnd angeordnet werden.
Außerdem kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Durchlässigkeit der Rotationsscheibe dadurch eingestellt werden, dass eine Vielzahl von Bereichen, wo ein Muster, das aus abwechselnd angeordneten geraden lichtdurchlässigen Abschnitten und abgeschirmten Abschnitten besteht, vorgesehen wird, die Linienbreite jedes Bereichs verändert wird und der Verwendungsbereich der Rotationsscheibe verschiebbar ist, der Schnittbildungseffekt und die Bildhelligkeit können selektiv gemäß der Situation der Probe eingestellt werden, Licht kann effizient entsprechend der Probe verwendet werden und es ist möglich, ein helles Schnittbild für verschiedene Arten von Proben zu erhalten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ferner ein Muster, das der Objektvergrößerung oder der Blendenzahl entspricht, aus einer Vielzahl von Muster auf der Scheibe ausgewählt werden, ohne dass die Helligkeit des betrachteten Bildes ungleichmäßig wird, so dass eine Scheibe, die auf einen Schnittbild-Betrachtungsapparat für die stabile Betrachtung eines guten Bildes verwendet wird und ein Schnittbild-Betrachtungsapparat geschaffen werden können.
Übrigens kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein konfokales Bild auch mit einer Vielzahl von Objektiven betrachtet werden, und Bilder unterschiedlicher konfokaler Wirkung können betrachtet werden, indem eine Scheibe, wo lichtdurchlässige Abschnitte und abgeschirmte Abschnitte linear angeordnet sind, in eine Vielzahl von konzentrischen Bereichen aufgeteilt wird, und die Schlitzbreite (L) des lichtdurchlässigen Abschnitts und die Breite des Abschirmabschnitts (W – L) in jedem Bereich geändert werden, und gleichzeitig jedes konfokale Bild, das in jedem Bereich betrachtet wird, homogen und zufrieden stellend sein kann, da die Breite X eines Richtungsänderungsbereichs, wo Muster für die Unterdrückung der Erzeugung von abwechselnden Kontraststreifen vom Zyklus W der lichtdurchlässigen Abschnitte und Abschirmabschnitte bestimmt werden können. Ferner ist es, da die Breite eines Richtungsänderungsbereichs leicht bestimmt werden kann, nicht nötig, die Breite dieses Bereichs immer wieder zu bestimmen, was Untersuchungszeit und Kosten spart.
Außerdem kann gemäß der vorliegenden Erfindung der Neigungswinkel der Rotationsscheibe praktisch bestimmt werden, um unnötige Lichtreflexionen (Reflexe) zu verringern, indem eine Berechnung angestellt wird, die die Vergrößerung des Probenbilds, das auf die Scheibe projiziert wird, den Bereich des Sichtfelds und den Lichteinfallswinkel berücksichtigt; daher kann nicht nur der Winkel bestimmt werden, um ein Schnittbild mit gutem Kontrast zu erhalten, das frei von Reflexen ist, sondern es ist auch möglich, die Neigung der Scheibe in die Brennweite der Probe einzubeziehen, wodurch verhindert wird, dass ein Bild betrachtet wird, das auf verschiedenen Ebenen der Probe fokussiert ist.
Ferner wird, statt einer Abtastung eines Musters, wo gerade lichtdurchlässige Abschnitte und Abschirmabschnitte abwechseln angeordnet sind, mittels einer Scheibe das Muster mittels einer Mikrospiegelanordnung und Ändern der Richtung des jeweiligen Mikrospiegels erzeugt und abgetastet. Infolgedessen kann die Schlitzlichtbreite entsprechend verschiedener Objektive erzeugt werden, wodurch ein Austausch von Scheiben oder die Aufteilung einer Scheibe in eine Vielzahl von Abschnitten in Umfangsrichtung überflüssig wird und ein qualitativ hochwertiges konfokales Bild auf einfache Weise erzeugt werden kann, da ohne Modifikationen ein Muster erzeugt werden kann, das einem Objektiv entspricht.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 zeigt eine schematische Beispielsanordnung eines herkömmlichen konfokalen Mikroskops;
2 zeigt eine schematische Anordnung einer Rotationsscheibe, die für das herkömmliche konfokale Mikroskop verwendet wird;
3A und 3B zeigen eine schematische Anordnung einer Rotationsscheibe, die für das herkömmliche konfokale Mikroskop verwendet wird;
4 zeigt eine schematische Anordnung eines konfokalen Mikroskops der vorliegenden Erfindung;
5A und 5B zeigen eine schematische Anordnung einer Rotationsscheibe;
6A und 6B zeigen eine Abtastfunktion der Rotationsscheibe;
7 zeigt eine schematische Anordnung einer Rotationsscheibe eines anderen Designs, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist;
8 zeigt eine schematische Anordnung einer Rotationsscheibe, die für eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
9 zeigt eine schematische Anordnung einer Rotationsscheibe, die für eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
10 zeigt eine schematische Anordnung einer Rotationsscheibe, die für eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
11 ist eine Figur, welche die Ausführungsform von 10 erläutert;
12 zeigt eine schematische Anordnung, die auf das herkömmliche konfokale Mikroskop eines Systems angewendet wird;
13A und 13B zeigen eine Rotationsscheibe im System von 12;
14 zeigt eine Rotationsscheibe in einer anderen Ausfürungsform der vorliegenden Erfindung;
15A und 15B zeigen eine Rotationsscheibe in einem System, das nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist;
16 zeigt eine Rotationsscheibe in einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
17 zeigt eine Rotationsscheibe in einer anderen Ausfürungsform der vorliegenden Erfindung;
18 zeigt eine Rotationsscheibe in einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
19 ist eine vergrößerte Teilansicht des Musterabschnitts der Rotationsscheibe 28 und 18;
20 stellt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar;
21 zeigt die Beziehung zwischen dem Kontrastverhältnis und der Breite X des Richtungsänderungsbereichs;
22 zeigt die Beziehung zwischen dem Kontrastverhältnis und der Breite X des Richtungsänderungsbereichs;
23A und 23B zeigen eine Rotationsscheibe in einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
24 zeigt die Rechenergebnisse der Beziehung zwischen dem Kontrastverhältnis und der Breite X des Richtungsänderungsbereichs;
25 zeigt die Rechenergebnisse der Beziehung zwischen dem Kontrastverhältnis und der Breite X des Richtungsänderungsbereichs;
26 zeigt eine noch andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
27 ist eine vergrößerte Teilansicht der Rotationsscheibe und eines ersten Okulars;
28 zeigt eine Rotationsscheibe in einer davon verschiedenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
29 zeigt eine Anordnung eines anderen Systems, das nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist;
30A bis 30C zeigten eine Anordnung einer Mikrospiegelgruppierung;
31A und 31B zeigen Beispielsmuster, die von der Mikrospiegelgruppierung erzeugt werden;
32A bis 32D zeigten Beispielsmuster, die von der Mikrospiegelgruppierung erzeugt werden;
33 zeigt eine schematische Anordnung einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
34 zeigt die Durchlässigkeit eines Anregungsfilters, der in der Ausführungsform von 33 verwendet wird; und
35A und 35B zeigen das Reflexionsvermögen/die Durchlässigkeit eines PBS und eines Absorptionsfilters, die in der Ausführungsform von 33 verwendet werden.
Beste Weise zur Ausführung der Erfindung
Nun werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
4 zeigt einen schematischen Aufbau eines konfokalen Mikroskops mit einer konfokalen Wirkung als Schnittbild-Betrachtungsapparat (im Folgenden als konfokales Mikroskop bezeichnet), auf welches die vorliegende Erfindung angewendet wird, und gleiche Symbole werden Teilen zugewiesen, die mit denen von 1 identisch sind.
In diesem Fall sind eine Kondensatorlinse 2, eine Ablenkungsplatte 15 und ein PBS (polarisierender Strahlteiler) 3 im Lichtweg des Lichts, das von einer Lichtquelle 1, wie einer Halogenlichtquelle, einer Quecksilberlichtquelle oder dergleichen, emittiert wird, und eine Rotationsscheibe, bei der es sich um ein Musterbildungselement handelt, eine erste Abbildungslinse 5, eine Viertelwellenlängenplatte 6 und eine Probe 8 durch ein Objektiv 7 im Reflexionslichtweg des PBS 3 angeordnet. Außerdem ist eine CCD-Kamera durch eine zweite Abbildungslinse 9 im Filterlichtweg des PBS 3 des Lichts, das von der Probe 8 reflektiert wird, angeordnet. Ein Monitor 11 ist mit dem Bildausgabeanschluss dieser CCD-Kamera 10 verbunden, um das von der CCD-Kamera 10 aufgenommene Bild anzuzeigen.
Hierbei ist die Rotationsscheibe 13 mit dem (nicht dargestellten) Motor verbunden, um übertragen zu können, d.h. die Welle des Motors über eine Drehwelle 12 usw., und wird mit einer festen Rotationsgeschwindigkeit gedreht. Wie in 5A dargestellt, sind entsprechende Muster aus linear ausgebildeten lichtdurchlässigen Abschnitten 13a und linear ausgebildeten Abschirmabschnitten 13b abwechselnd auf der Rotationsscheibe 13 angeordnet.
In diesem Fall ist, wie in 5A und 5B dargestellt, die Breite des geraden Abschirmabschnitts 13b größer als der gerade lichtdurchlässige Abschnitt 13a und ist beispielsweise auf 1:9 eingestellt. Übrigens wird, angenommen die Projektionsvergrößerung des Probenbilds auf der Rotationsscheibe 13 sei M, die Wellenlänge des Lichts sei λ und die Öffnung des Objektivs sei NA, die Breite L des geraden lichtdurchlässigen Abschnitts 13a durch den folgenden Ausdruck bestimmt: L = kλM/NA... (1)
Hierbei steht k für einen Koeffizienten, und etwa k = 0,5 bis 1 wird häufig verwendet.
Beispielsweise wird als das Objektiv 7, wenn eine 100-fache Vergrößerung, NA = 0,9 verwendet wird, häufig λ sichtbar und 550 nm verwendet, und die Breite L wird etwa 45 μm, aber innerhalb des Bereichs von 30 bis 60 μm eingestellt, in Anbetracht von k = 0,5 bis 1.
Nun wird die Funktion der solchermaßen aufgebauten Ausführungsform beschrieben.
Licht, das von der Lichtquelle emittiert wird, passiert die Kondensatorlinse 2, wird an der Ablenkplatte 15 zu einem geradlinigen polarisierten Licht, das nur ein bestimmtes polarisiertes Licht enthält, und tritt in den PBS 3 ein. Der PBS 3 reflektiert das polarisierte Licht in der Richtung, die durch die Ablenkplatte 15 verläuft, und durchdringt das polarisierte Licht in einer dazu senkrechten Richtung. Licht, das vom PBS 3 reflektiert wird, fällt in die Rotationsscheibe 13, die sich mit fester Geschwindigkeit dreht.
Dann passiert das Licht, das den geraden lichtdurchlässigen Abschnitt 13a dieser Rotationsscheibe 13 passiert hat, die erste Abbildungslinse 5, wird an der Viertelwellenlängenplatte 6 zu zirkular polarisiertem Licht, wird vom Objektiv 7 abgebildet und fällt auf die Probe 8. Dagegen passiert Licht, das von der Probe 8 reflektiert wird, äas Objektiv 7, wird an der Viertelwellenlängenplatte 6 zu gerade polarisiertem Licht senkrecht zur Einfallsrichtung und bildet ein Probenabbild auf der Rotationsscheibe 13 durch die erste Abbildungslinse.
Wenn man einen Augenblick während der Betrachtung der Probe θ betrachtet, wie in 6A dargestellt, so wird eine Linienprojektion in einer bestimmten Richtung durchgeführt. Dann kann, wenn in diesem Zustand das Licht, das von der Probe 8 reflektiert wird, ein Bild auf der Rotationsscheibe 13 bildet, ein fokussierter Abschnitt der Probe 8 die Rotationsscheibe 13 passieren, da er durch Multiplizieren der Linie, die auf die Rotationsscheibe 13 mit dem Probenabbild projiziert wird, projiziert wird, der größte Teil des nicht-konfokalen Bildes die Rotationsscheibe 13 nicht passieren, da sein Abbild, das auf die Rotationsscheibe 13 projiziert wird, auch nicht fokussiert ist. Somit werden das Probenabbild und das Musterbild einfach übereinander gelegt; entsprechend der Drehung der Rotationsscheibe 13 wird jedoch das Musterbild auf dem Probenbild, welches die Richtung ändert, verschoben (abgetastet), sie werden gemittelt, um das Linienbild zu löschen und ein Bild mit Fokusqualität kann betrachtet werden.
Wenn die Rotationsscheibe 13 sich im Hinblick auf die Belichtungszeit der CCD-Kamera 10 schnell genug dreht, kann ein konfokales Bild, das von der CCD-Kamera 10 aufgenommen wird, mit dem Monitor 11 betrachtet werden. Genauer ist in diesem Fall, wenn die CCD-Kamera 10 eine übliche TV-Rate hat, die Belichtungszeit 1/60 oder 1/30 s; daher kann sie auf 1800 UpM eingestellt werden, womit die Rotationsscheibe während dieser Belichtungszeiten eine halbe Umdrehung zurücklegt.
Auf diese Weise kann ein Schnittbild, bei dem es sich um konfokales Bild handelt, mit einer einfachen Musteranordnung, bei der abwechselnd Muster aus geraden lichtdurchlässigen Abschnitten 13a und Abschirmabschnitten 13b angeordnet werden, erhalten werden. Außerdem kann ein qualitativ hochwertiges Betrachtungsbild ohne unregelmäßige Helligkeit auch dann erhalten werden, wenn das Rotationszentrum der Rotationsscheibe verschoben wurde, da geradlinige Muster aus geraden lichtdurchlässigen Abschnitten und Abschirmabschnitten angeordnet werden, die geraden Linien entsprechend der Drehung der Rotationsscheibe immer in unterschiedlichen Richtungen abgetastet werden, anders als im Fall der oben genannten Pinholes.
Übrigens kann das Maskenmuster durch die EB-Zugmaschine zu äußerst geringen Kosten erzeugt werden, da nur gerade Muster angeordnet werden, anders als bei der komplizierten Anordnung einer Anzahl von Pinholes wie im Fall der Nipkow-Rotationsscheibe.
Nun wird ein anderer Aufbau beschrieben.
In diesem Fall wird, da das konfokale Mikroskop, auf das die zweite Ausführungsform angewendet wird, dem von 4 ähnlich ist, 4 verwendet.
Übrigens kann angesichts der Musterbewegung im Betrachtungsfeld während der Drehung der oben genannten Rotationsscheibe 13, da lichtdurchlässige Abschnitte 13a und Abschirmabschnitte 13b mit geraden Muster gebildet werden, die Abtastrichtung (H-Richtung) durch die Drehung der Rotationsscheibe im Betrachtungsfeld und die geradlinigen Muster der lichtdurchlässigen Abschnitte 13a und Abschirmabschnitte 13 parallel werden können, wie in 6B dargestellt, die Betrachtung davor und danach eine ungleichmäßige Helligkeit in der Drehrichtung der Rotationsscheibe haben, da in diesem Zustand das Muster, das auf die Probe projiziert wird, sich kaum ändert, auch wenn sich die Rotationsscheibe 13 weiter dreht.
7 zeigte eine Rotationsscheibe mit Bezug auf die ungleichmäßige Helligkeit, die möglicherweise in dem Betrachtungsbild, das unter Verwendung von 6B beschrieben wurde, erscheinen konnte, und nun wird ein konfokales Mikroskop, das die in 7 gezeigte Rotationsscheibe verwendet, mit Bezug auf 4 beschrieben.
In diesem Fall werden für die Rotationsscheibe 13 jeweils gerade Muster aus linear ausgebildeten lichtdurchlässigen Abschnitten 13a und geraden Abschirmabschnitten 13b abwechselnd über die gesamte Oberfläche der Rotationsscheibe verteilt, und unter diesen geraden Muster aus lichtdurchlässigen Abschnitten 13a und Abschirmabschnitten sind fächerförmige Abschirmflächen 13c, 13d mit einem Zentriwinkel von mehreren Grad in senkrechter Richtung zum geraden Muster aus diesen lichtdurchlässigen Abschnitten 13a und Abschirmabschnitten 13b in dem Abschnitt, der parallel zur Abtastrichtung (H-Richtung) verläuft, durch die Drehrichtung der Rotationsscheibe im Betrachtungsfeld ausgebildet.
Daher sind die Abschirmbereiche 13c, 13d in dem Abschnitt ausgebildet, wo die Abtastrichtung (H-Richtung) durch die Drehung der Rotationsscheibe im Betrachtungsfeld und die geradlinigen Muster der lichtdurchlässigen Abschnitte 13a und der Abschirmabschnitte 13 parallel werden können, ausgebildet, auf eine Weise, die die Betrachtung des Bildes in diesem Abschnitt behindern könnte, wodurch verhindert wird, dass eine ungleichmäßige Helligkeit in dem betrachteten Bild auftritt.
Außerdem wird in den abgeschirmten Bereichen 13c, 13d auf der Rotationsscheibe 13 das Licht von der Lichtquelle 1 zur Probe 8 abgeschirmt, die Helligkeit kann unter aufgenommenen Bildern allmählich variieren, wenn die Drehung der Rotationsscheibe 13 im Verhältnis zur Belichtungszeit der CCD-Kamera 10 kurz ist, und dieses Problem kann durch Synchronisieren der Drehung der Rotationsscheibe 13 und des Auslösens dieser CCD-Kamera 10 gelöst werden, so dass beispielsweise die Rotationsscheibe 13 während der Belichtungszeit der CCD-Kamera 10 eine halbe Drehung macht.
Nun wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
In diesem Fall wird, das das konfokale Mikroskop, auf das diese Ausführungsform angewendet wird, dem von 4 ähnlich ist, 4 verwendet.
8 zeigt einen schematischen Aufbau einer Rotationsscheibe, die für ein solches konfokales Mikroskop verwendet wird, und fächerförmige Bereiche 161, 162, 163, die in der Umfangsrichtung dreigeteilt sind, sind auf der Rotationsscheibe 16 ausgebildet, wie in 8 dargestellt, und Muster aus geraden lichtdurchlässigen Abschnitten 16a und geraden abgeschirmten Abschnitten 16b sind abwechselnd in den jeweiligen Bereichen 161, 162, 163 angeordnet. In diesem Fall ändern die geraden lichtdurchlässigen Abschnitte 16a und Abschirmabschnitte 16b in den jeweiligen Bereichen 161, 162, 163 die gerade Richtung im Betrachtungsfeld entsprechend der Drehung der Rotationsscheibe 16, und dabei wird sie so eingestellt, dass die Abtastrichtung (H-Richtung) durch die Drehung der Rotationsscheibe im Betrachtungsfeld und die geradlinigen Muster der lichtdurchlässigen Abschnitte 16a und der Abschirmabschnitte 16b in keinem Fall je parallel werden.
Außerdem ist in diesem Fall die Breite der gerade Abschirmabschnitt 16b größer als der gerade lichtdurchlässige Abschnitt 16a und ist beispielsweise auf 1:9 eingestellt. Übrigens wird die Breite L des geraden lichtdurchlässigen Abschnitts 16a durch den oben genannten Ausdruck (1) bestimmt.
Gemäß einer solchen Rotationsscheibe 16 wird, wenn man einen Augenblick während der Betrachtung der Probe 8 betrachtet, ähnlich wie für 6A beschrieben, das Muster der lichtdurchlässigen Abschnitte 16 in einer bestimmten Richtung geneigt linienprojiziert. Dann bildet in dieser Situation das Licht, das von der Probe 8 reflektiert wird, ein Bild auf der Rotationsscheibe 16, ein fokussierter Abschnitt der Probe 8 wird auf die Rotationsscheibe 16 linienprojiziert, aber der größte Teil des nicht-konfokalen Bildes kann nicht durch die Rotationsscheibe 16 gelangen, da sein Bild, das auf die Rotationsscheibe 16 projiziert wird, auch nicht fokussiert ist, und nur ein konfokales Bild die Rotationsscheibe 16 passiert. Somit werden das Probenbild und das Musterbild einfach übereinander gelegt; jedoch bewegt sich gemäß der Drehung der Rotationsscheibe 16 das Musterbild auf dem Probenbild, wodurch die Richtung geändert wird.
Auch in diesem Fall kann, wenn die Abtastrichtung (H-Richtung) durch die Drehung der Rotationsscheibe im Betrachtungsfeld und die geradlinigen Muster aus lichtdurchlässigen Abschnitten 16a und abgeschirmten Abschnitten 16b parallel werden, wie in 6B dargestellt, wie oben angegeben, das Betrachtungsbild eine ungleichmäßige Helligkeit aufweisen, weil in diesem Zustand das Muster, das auf die Probe 8 projiziert wird, sich kaum ändert, auch wenn die Rotationsscheibe 16 sich weiter dreht; jedoch tritt gemäß der Rotationsscheibe 16 dieser Ausfürungsform, da sie so eingestellt ist, dass die Abtastrichtung (H-Richtung) durch die Drehung der Rotationsscheibe im Betrachtungsfeld und die geradlinigen Muster aus lichtdurchlässigen Abschnitten 16a und Abschirmabschnitten 16b in keinem Fall je parallel werden, keine ungleichmäßige Helligkeit im betrachteten Bild auf, und außerdem werden die linienförmigen Bilder durch die Drehung der Rotationsscheibe 16 gemittelt, was die Betrachtung eines qualitativ hochwertigen fokussierten Bildes ermöglicht.
Infolgedessen wird auf diese Weise der Abschnitt, der durch die Drehung der Rotationsscheibe im Betrachtungsfeld parallel zur Abtastrichtung (H-Richtung) werden sollte, eliminiert, indem eine Vielzahl von Bereichen 161, 162, 163, deren Richtungen unterschiedlich sind, mit geradlinigen Muster, in denen lichtdurchlässige Abschnitte 16a und abgeschirmte Abschnitte 16 abwechselnd angeordnet sind, gebildet werden, eine ungleichmäßige Helligkeit tritt im Betrachtungsfeld nicht auf, was die Betrachtung eines fokussierten Qualitätsbildes ermöglicht. Außerdem kann, da kein Abschnitt vorhanden ist, der eine Lichtmenge an der Oberfläche der Rotationsscheibe 16 abschirmt, Licht effizient genutzt werden, und ferner kann ein Qualitätsbild mit weniger ungleichmäßiger Helligkeit von der Nähe des Mittelpunkts der Rotationsscheibe 16 weithin erhalten werden, indem die Breite des Bereichs konstant gemacht wird. Übrigens kann das Maskenmuster von der EB-Zugmaschine durch Scannen eines Elektronenstrahls in einer Richtung zu sehr niedrigen Kosten erzeugt werden, da nur gerade Muster angeordnet werden, anders als in einer komplizierten Anordnung einer Anzahl von Pinholes im Falle der Nipkow-Rotationsscheibe.
Nun wird eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
In diesem Fall wird, da das konfokale Mikroskop, auf welches diese Ausführungsform angewendet wird, dem von 4 ähnlich ist, 4 verwendet.
9 zeigt einen schematischen Aufbau einer Rotationsscheibe 17, die für ein solches konfokales Mikroskop verwendet wird, und Muster aus geraden lichtdurchlässigen Abschnitten 16a und geraden Abschirmabschnitten 16b sind abwechselnd auf der Rotationsscheibe 17 angeordnet, ähnlich wie für die 5A und 5B angegeben. Außerdem sind die Beziehung der Breite dieser lichtdurchlässigen Abschnitte 17a und Abschirmabschnitte 17b und die Einstellungsbedingungen der Breite L des lichtdurchlässigen Abschnitts 17a auch wie für 5A und 5B beschrieben.
Unter den geraden Muster dieser geraden lichtdurchlässigen Abschnitte 17a und geraden Abschirmabschnitte 17b werden Muster 19a, 19b mit einer Vielzahl von lichtdurchlässigen Abschnitten 18a und Abschirmabschnitten 18b in senkrechter Richtung zum geraden Muster dieser lichtdurchlässigen Abschnitte 17a und Abschirmabschnitte 17b in dem Abschnitt parallel zur Abtastrichtung (H-Richtung) durch die Drehrichtung der Rotationsscheibe im Betrachtungsfeld angeordnet. In diesem Fall werden die Bereiche 19a, 19b in Fächerform gebildet, indem hintereinander die Länge der jeweiligen geraden Muster vom Rand der Rotationsscheibe geändert wird, und der Zentriwinkel θ wird vom Umfang der Verringerung einer ungleichmäßigen Helligkeit, der Breite der lichtdurchlässigen Abschnitte 18a und der Abschirmabschnitte 18b und dem Abstand R zwischen dem Betrachtungsfeld und dem Rotationsmittelpunkt der Rotationsscheibe bestimmt. Wenn beispielsweise die Breite der lichtdurchlässigen Abschnitte 18 20 μm ist, die Breite der Abschirmabschnitte 18b 180 μm ist und der Abstand R 30 mm ist, wird θ, um die ungleichmäßige Helligkeit auf 1 % oder weniger zu verringern, auf etwa 10 Grad eingestellt.
Daher ermöglicht die Verwendung einer solchen Rotationsscheibe 17 auch ein Schnittbild ohne ungleichmäßige Helligkeit, und außerdem können Muster leicht auf der Rotationsscheibe 17 ausgebildet werden, wodurch die Kosten gesenkt werden, da die jeweiligen geraden Muster im Wesentlichen nur in zwei Richtungen vorhanden sind, wie bei der Richtung der geraden Linie, wenn auch in vier Bereiche geteilt.
Nun wird wiederum eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
In diesem Fall wird, da das konfokale Mikroskop, auf welches diese Ausführungsform angewendet wird, dem von 4 ähnelt, 4 verwendet.
10 zeigt einen schematischen Aufbau einer Rotationsscheibe 20, die für ein solches konfokales Mikroskop verwendet wird, und Muster aus geraden lichtdurchlässigen Abschnitten 20a und geraden Abschirmabschnitten 20b sind abwechselnd auf der Rotationsscheibe angeordnet, ähnlich wie für 5A und 5B beschrieben. Außerdem sind die Beziehung der Breite dieser lichtdurchlässigen Abschnitte 20a und Abschirmabschnitte 20b und die Einstellungsbedingungen der Breite L des lichtdurchlässigen Abschnitts 20a ebenfalls wie für 5A und 5B genannt.
Unter den geraden Muster dieser geraden lichtdurchlässigen Abschnitte 20a und geraden Abschirmabschnitte 20b wird ein Bereich 22 mit einer festen Breite X mit einer Vielzahl von lichtdurchlässigen Abschnitten 21a und Abschirmabschnitten 21b in senkrechter Richtung zum geraden Muster dieser lichtdurchlässigen Abschnitte 20a und Abschirmabschnitte 20b in dem Abschnitt parallel zur Abtastrichtung (H-Richtung) durch die Drehrichtung der Rotationsscheibe in dem Betrachtungsfeld angeordnet.
In diesem Fall wird die Breite X des Bereichs 22 von dem Grad der Verringerung einer ungleichmäßigen Helligkeit und der Breite der lichtdurchlässigen Abschnitte 21a und Abschirmabschnitte 21b bestimmt. Wenn beispielsweise die Breite der licht durchlässigen Abschnitte 21a 6 μm ist und die Breite der Abschirmabschnitte 21b 54 μm ist, ist im Fall der Rotationsscheibe 17, die für die vierte Ausführungsform beschrieben wurde, der Winkel θ für die Verringerung der ungleichmäßigen Helligkeit auf einen festen Wert oder weniger in dem Abschnitt nahe und im Abschnitt fern vom Mittelpunkt der Rotationsscheibe, unterschiedlich. Kurz gesagt, angenommen der Abstand vom Mittelpunkt der Rotationsscheibe ist R, dann ergibt die Berechung des Winkels θ für die Verringerung der ungleichmäßigen Helligkeit auf 1 % oder weniger das in 11 dargestellte Ergebnis.
Dieses Ergebnis zeigt, dass mit zunehmendem Abstand R θ für eine Verringerung der ungleichmäßigen Helligkeit auf 1 % oder weniger kleiner wird; aber wenn das Betrachtungsfeld sehr groß ist, wird, da der Abschnitt nahe und der Abschnitt fern vom Mittelpunkt der Rotationsachse gleichermaßen verwendet werden, eine ausgeprägte Ungleichmäßigkeit und eine gedämpfte Ungleichmäßigkeit im Betrachtungsfeld vorhanden sein, wenn die Bereiche 19a, 19b so bestimmt werden, dass θ konstant wird.
Im Fall der Rotationsscheibe 20 dieser fünften Ausführungsform wird die Breite X jedoch ein fast konstanter Wert, wie in 11 dargestellt, wenn X = R sinθ, die ungleichmäßige Helligkeit kann auf einen festen Wert oder weniger im ganzen Feld verringert werden, auch wenn das Betrachtungsfeld sehr groß ist, wodurch die Probe noch besser betrachtet werden kann.
Das folgende Problem kann in den oben erörterten Ausführungsformen angezeigt werden.
Die Bildhelligkeit, die von dem oben genannten Schnittbild-Betrachtungsapparat erhalten wird, ist proportional zur Fläche des lichtdurchlässigen Abschnitts im Betrachtungsfeld auf der Rotationsscheiben-Oberfläche.
Die Breite des geraden Musters des lichtdurchlässigen Abschnitts der Rotationsscheibe wird als Wert bestimmt, der aus einer Konstante des optischen Systems zum Erhalt des Schnittbildungseffekts bestimmt wird, wie oben dargestellt. Es ist effizienter, eine größere Breite für den Abschirmabschnitt zu nehmen, da die Planauflösung und der Schnittbildungseffekt in der Höhenrichtung durch die Filterung eines nicht-fokussierten Lichts von angrenzenden lichtdurchlässigen Abschnitten in Mitleidenschaft gezogen wird; in der Praxis wird er jedoch auf einen bestimmten Wert (beispielsweise im vorgenannten Beispiel lichtdurchlässiger Abschnitt:Abschirmabschnitt = 1:9) gesetzt, wodurch die Gesamtlichtmenge, die zur Bilderzeugung beiträgt, geopfert wird. Somit ist der Linienbreitenwert des lichtdurchlässigen Abschnitts und des Abschirmabschnitts ein fester Wert, und die Durchlässigkeit der Rotationsscheibe ist konstant.
Wie von bestimmten Halbleiterproben dargestellt, gibt es jedoch den Fall, dass obere und untere Bilder gleichzeitig für die gleiche Probe mit einer vorgegebenen Höhe, wie eine Mehrschichtstruktur, betrachtet werden. Für die Betrachtung einer solchen Probe ist es manchmal besser, der Durchlässigkeit im Betrachtungsfeld auf der Rotationsscheibe Vorrang einzuräumen und die Lichtmenge, die zu dem Bild beiträgt, zu erhöhen, um die Helligkeit des Bildes zu gewährleisten.
Im Fall einer Betrachtung mit Fluoreszenz kann jedoch die Zunahme der Lichtmenge der Lichtquelle für eine Gewährleistung der Bildhelligkeit die Lichtmenge, die auf die Probe gestrahlt wird, erhöhen, was zu einem vorzeitigen Verblassen führt. Ebenso kann für die Probe im betrachteten Halbleiter in Betracht gezogen werden, dass das Belichtungslicht den Resistfilm verändert und die Probe in manchen Fällen beschädigt.
Im Hinblick auf die Anwendung einer stark schnittbildenen Wirkung des vorgenannten Schnittbild-Betrachtungsapparats auf verschiedene Arten von Proben, wird es somit als schwierig erachtet, mehr verschiedene Arten von Probenbetrachtungen anzuwenden, angesichts des Problems der fehlenden Bildhelligkeit aufgrund einer geringen Durchlässigkeit der Rotationsscheibe besonders bei einer Fluoreszenzbetrachtung oder dergleichen. Es liegt auf der Hand, dass diese Beschränkung besonders bei der Betrachtung mit dem bloßen Auge auffällt.
12 zeigt einen schematischen Aufbau, der auf das herkömmliche konfokale Mikroskop angewendet wird, und das gleiche Symbol ist dem gleichen Teil wie in 4 zugeordnet. In dem Aufbau von 12 werden ein Motor 16 und eine Transportbühne 17 dem Aufbau von 4 explizit hinzugefügt, sowohl der Motor 1 als auch die Rotationsscheibe 13 sind auf der Transportbühne befestigt und in einer Richtung bewegbar, wo die Rotationsachse 23 die optische Achse schneidet. Da der andere Aufbau dem von 4 ähnelt, wird auf seine ausführliche Beschreibung verzichtet.
13A und 13B zeigen eine Rotationsscheibe im System von 12. Wie in 13A dargestellt, ist die Rotationsscheibe 23 in drei konzentrische Bereiche 231, 232, 233 in radialer Richtung zur Rotation aufgeteilt, und jeder Bereich hat einen linear ausgebildeten lichtdurchlässigen Abschnitt 23a und einen lichtabschirmenden Abschnitt 23b, die abwechselnd angeordnet sind, wie in der vergrößerten Ansicht von 13B dargestellt. Die Linienbreiten des Abschirmabschnitts 23b sind für die drei oben genannten Bereiche 231, 232, 233 jeweils unterschiedlich, und sind beispielsweise:
231:50 × L
232: 10 × L
233:4 × L in Bezug auf die Breite L des vorgenannten lichtdurchlässigen Abschnitts.
In dieser Ausführungsform können 231, 232 und 232 von 3A dadurch ausgewählt werden, dass die Transportbühne 17 für die Lichteinfallsposition auf der Rotationsachse 23 bewegt wird, d.h. die Position des Musters, das auf die Probe 8 auf der Rotationsscheibe 23 projiziert wird. Dies wird so eingestellt, dass das Betrachtungsfeld in einem bestimmten Gebiet enthalten ist, wie von dem Punkt-Strichlinienkreis in 13A dargestellt.
Infolgedessen kann die Durchlässigkeit der Rotationsscheibe im Feld durch Einstellen der Transportbühne 17 etwa einfach, fünffach oder zwanzigfach geändert werden. Infolgedessen kann in einem Fall, wo die Änderung der Höhenrichtung der Probe 8 gering ist oder wenn die Belichtungsmenge der Probe begrenzt werden soll, wie in der Fluoreszenzbetrachtung, die Durchlässigkeit der Rotationsscheibe 13 durch Auswählen des verwendeten Abschnitts der Rotationsscheibe 23 mit einer anderen Abschirmabschnittsbreite durch die Bewegung der Transportbühne 17 geändert werden.
Dadurch ist es möglich, einen geeigneten Schnittbildungseffekt und eine geeignete Bildhelligkeit gemäß der Situation der Probe 8 zu wählen und die Schnittbildbetrachtung mit geeigneter Helligkeit für mehr verschiedene Arten von Proben durchzuführen.
Außerdem ist das Rotationsscheibenmuster an sich ein einfaches Linienmuster, ähnlich wie im Stand der Technik, das die Herstellungskosten nicht erhöht, und kann kostengünstig hergestellt werden.
Nun wird eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
In diesem Fall wird, da das konfokale Mikroskop, auf das diese Ausführungsform angewendet ist, dem von 12 ähnelt, 12 verwendet.
14 zeigt eine Rotationsscheibe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Da diese Ausführungsform eine Mustermodifikation der Rotationsscheibe der oben erörterten Struktur ist, wird nur der Musterabschnitt beschrieben, und eine Beschreibung von Teilen, die der Struktur von 13A, 13B ähnlich sind, wird weggelassen.
In der Rotationsscheibe dieser Ausführungsform sind in den geraden Muster 241 der Rotationsscheibe wie in 14 die geraden Muster 242 in dem Abschnitt, wo die H-Richtung, wenn die Rotationsscheibe 24 sich dreht, und die geraden Muster parallel werden, senkrecht zum anderen Abschnitt angeordnet, wie in 10. Drei Bereiche, die sich in der Abschirmabschnittbreite unterscheiden, sind in der radialen Richtung angeordnet wie in der sechsten Ausführungsform. Die Übernahme eines solchen Rotationsscheibenmusters beschränkt die ungleichmäßige Helligkeit des Bildes an der Position, wo die Rotationsrichtung (H-Richtung) und die Musterrichtung während der Drehung der Rotationsscheibe parallel werden. Die Durchlässigkeit der Rotationsscheibe kann durch Modifizieren des Verwendungspunks der Rotationsscheibe geändert werden, wie in der sechsten Ausführungsform, und dies ermöglicht die Modifizierung der Bildhelligkeit gemäß der Probensituation durch immer noch gleichmäßige Helligkeit im Feld.
(Achte Ausführungsform)
Nun wird die achte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
In diesem Fall wird, da das konfokale Mikroskop, auf das die siebte Ausführungsform angewendet wird, dem in 12 ähnlich ist, 12 verwendet.
15A ist eine allgemeine Ansicht der Rotationsscheibe 23, und 15B ist eine vergrößerte Teilansicht der Rotationsscheibe 25. Wie in 15A dargestellt, ist die Rotationsscheibe 25 in zwei Bereiche 251 und 253 aufgeteilt, und wie in 15B dargestellt, sind gerade Muster, wie ein durchlässiger Abschnitt 251a und ein Abschirmabschnitt 251b abwechselnd angeordnet.
Die lichtdurchlässigen Abschnitte 251a (oder 252a) und die Abschirmabschnitte 251b (oder 252b) sind im Bereich 251 (oder im Bereich 252) abwechselnd angeordnet, und die Linienbreite des Abschirmabschnitts 251b (oder 252b) ist breiter als die lichtdurchlässigen Abschnitte 251a (oder 252a) mit 9:1.
Um den Bereich 252, der auf der Innenumfangsseite der Rotationsscheibe 25 angeordnet ist, anzuordnen, kann er durch die Transportbühne 17 mit manueller oder automatischer Steuerung unter Verwendung einer geraden Führung, eines Kugel gewindes, eines Gehäuses und Zapfens oder dergleichen, die mit dem Motor 16 verbunden sind, in Pfeilrichtung bewegt werden.
Was die Breite L des lichtdurchlässigen Abschnitts betrifft, so wird, wie im Falle eines Pinhole, unter Verwendung des Ausdrucks (1) unter der Annahme, dass die Projektionsvergrößerung des Probenbilds auf der Rotationsscheibe M ist, die Wellenlänge des Lichts λ ist und die Blende des Objektivs NA ist und beispielsweise im Bereich 251 von 15A ein Objektiv 7 mit 100-facher Vergrößerung, NA = 0,9 angenommen und im Lichtweg angeordnet wird, die Breite L des lichtdurchlässigen Abschnitts 251a auf den Bereich von 30 bis 60 μm eingestellt, durch eine Berechnung mit λ = 550 nm, die im Allgemeinen verwendet wird.
Dagegen wird im Bereich 252 unter der Annahme, dass die Vergrößerung 20-fach ist, NA 0 04 für das Objektiv 7, die Breite L des lichtdurchlässigen Abschnitts 252a im Bereich von 13,75 bis 27,5 μm für die gleiche Wellenlänge λ eingestellt.
Die geradlinige Richtung im Betrachtungsfeld ändert sich mit einer Drehung der Rotationsscheibe; unter den geraden Muster der lichtdurchlässigen Abschnitte 251a (oder 252a) und der Abschirmabschnitte 215b (oder 252b) sind jedoch zwei Abschirmbereiche 281a, 231b mit einem Zentriwinkel von mehreren Grad in dem Abschnitt angeordnet, wo die Musterrichtung parallel zur Abtastrichtung in dem Betrachtungsfeld wird, in einer Richtung, die senkrecht zu den geraden Muster der lichtdurchlässigen Abschnitte 251a (oder 252a) und Abschirmabschnitte 215b (oder 252b) ist.
In dem Fall, dass das Probenbild unter Verwendung des Bereichs 252 von 15A betrachtet werden soll, kann der Bereich 252, der auf der Innenumfangsseite der Rotationsscheibe 25, die mit dem Motor 16 verbunden ist, angeordnet ist, in dem optischen Weg (oder im Betrachtungsfeld) angeordnet werden, indem er durch die Transportbühne 17 in Pfeilrichtung bewegt wird, wie in 12 dargestellt.
Übrigens sind zwei Abschirmbereiche 25a, 25b wie in 15A, 15B dargestellt, in dem Abschnitt angeordnet, wo die Richtung der geraden Muster der lichtdurchlässigen Abschnitte 251a (oder 252a) und der Abschirmabschnitte 215b (oder 252b) parallel zur Abtastrichtung im Betrachtungsfeld werden, und in diesen Bereichen wird kein Betrachtungsbild ausgebildet, was verhindert, dass eine ungleichmäßige Helligkeit erscheint.
Somit kann ein gutes konfokales Bild der Probe 8 erhalten werden, indem einfach die Rotationsscheibe 25 bewegt wird, ohne dass die Rotationsscheibe ausgetauscht wird, da das optimale Muster für die Objektivvergrößerung und die Zahl der Blende aus einer Vielzahl von Bereichen, die konzentrisch auf der Rotationsscheibe 25 angeordnet sind, ausgewählt werden kann.
Außerdem erscheint keine ungleichmäßige Helligkeit im Betrachtungsbild, da das Rotationsscheibenmuster so einfach ist wie die bloße abwechselnde Anordnung von lichtdurchlässigen Abschnitten und Abschirmabschnitten. Übrigens kann das Maskenmuster durch die EB-Zugmaschine einfach durch Abtasten mit einem Elektronenstrahl in einer Richtung zu äußerst niedrigen Kosten erzeugt werden, anders als bei einer exakten und komplizierten Anordnung einer Anzahl von Pinholes der Rotationsscheibe wie im Fall einer Nipkow-Rotationsscheibe.
Nun wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß 16 beschrieben.
Diese Ausführungsform ist eine Mustermodifikation der Rotationsscheibe mit der oben erörterten Struktur, und die Beschreibung von Teilen, die denen der achten Ausführungsform ähnlich sind, wird weggelassen.
Auch in dieser Ausführungsform ist die Breite des lichtdurchlässigen Abschnitts 261a (oder 262a) größer als die des Abschirmabschnitts 261b (oder 262a) und ist beispielsweise auf 9:1 eingestellt. Übrigens wird die Breite L des lichtdurchlässigen Abschnitts 261a (oder 262b) durch den oben genannten Ausdruck (1) bestimmt.
Unter geraden Muster der lichtdurchlässigen Abschnitte 261a und Abschirmabschnitte 261b in der Rotationsscheibe dieser Ausführungsform sind zwei Bereiche 263 mit einem lichtdurchlässigen Abschnitt 263a, einem Abschirmabschnitt 263b, die gerade Muster anordnen und senkrecht zu den geraden Muster der lichtdurchlässigen Abschnitte 261a und Abschirmabschnitte 261b in dem Abschnitt, wo die geraden Muster parallel zur Abtastrichtung der Rotationsscheibe werden, wenn sich die Rotationsscheibe 24 dreht, vorgesehen. Diese beiden Bereiche 263 sind symmetrisch zum Rotationsscheiben-Mittelpunkt angeordnet. Die beiden Bereiche 263, die oben beschrieben sind, werden durch Ändern der Länge von jeweiligen geraden Muster hintereinander vom Rand der Rotationsscheibe gebildet, und der Zentriwinkel θ wird durch den Grad der Verringerung einer ungleichmäßigen Helligkeit, der Breite des Abschirmabschnitts 261b und des lichtdurchlässigen Abschnitts 261b und den Abstand R zwischen dem Betrachtungsfeld und dem Rotationsmittelpunkt der Rotationsscheibe 26 bestimmt. Beispielsweise ist in den beiden Bereichen 263, wenn der lichtdurchlässige Abschnitt 20 μm ist, der Abschirmabschnitt 180 μm ist und der Abstand R 30 mm ist, θ, um die ungleichmäßige Helligkeit auf 1 % oder weniger zu senken, etwa 10 Grad.
In dem Fall, dass ein Objektiv mit schwacher Vergrößerung (und ein Objektiv mit niedriger NA) verwendet wird, kann, da die Breite des lichtdurchlässigen Abschnitts 262a geringer wird, beispielsweise in zwei Bereichen, die symmetrisch zum Rotationsmittelpunkt angeordnet sind, unter der Annahme, dass der lichtdurchlässige Abschnitt 6 μm ist und der Abschirmabschnitt 54 μm ist, der Zentriwinkel θ2 aus 11 bestimmt werden.
Ähnlich wie in der oben betrachteten Struktur kann, wenn ein Bild unter Verwendung des Bereichs 4 auf der Seite des Innenumfangs der Rotationsscheibe 26 betrachtet werden soll, eine Objektivlinse 7 mit anderer Vergrößerung und Blendenzahl verwendet werden, indem einfach die Rotationsscheibe 26 bewegt wird, ohne die Rotationsscheibe 26 austauschen zu müssen, indem die Rotationsscheibe 26, die mit dem Motor 16 verbunden ist, in der in 12 dargestellten Pfeilrichtung bewegt wird.
Außerdem kann ein Schnittbild erhalten werden, ohne eine ungleichmäßige Helligkeit zu bewirken, indem ein Bereich 264a und ein Bereich 264b ausgebildet wird, für den Abschnitt, der parallel zur Abtastrichtung der Rotationsscheibe ist, unter geraden Muster, die einen lichtdurchlässigen Abschnitt 261a (oder 262b) und einen Abschirmabschnitt 261b (oder 263b) abwechselnd anordnen.
Ferner können Muster auf der Rotationsscheibe zu geringen Kosten ausgebildet werden, da es nichts gibt außer zwei geradlinigen Richtungen, auch wenn diese Rotationsscheibe in der Umfangsrichtung durch vier geteilt ist.
17 stellt den Aufbau einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Da diese Ausführungsform eine Mustermodifizierung der Rotationsscheibe von 15A ist, wird nur der Musterabschnitt beschrieben, und die Beschreibung von Teilen, deren Design 15A ähnlich ist, wird weggelassen.
Die Rotationsscheibe 27 dieser Ausführungsform ist durch 120 Grad in der Umfangsrichtung der Rotationsscheibe 27 geteilt, so dass kein Abschnitt vorhanden ist, wo die geraden Muster parallel zur Abtastrichtung der Rotationsscheibe im Betrachtungsfeld werden, wenn sich die Rotationsscheibe 24 dreht, unter geraden Muster der Rotationsscheibe, wie in 17 dargestellt.
Ein gerade gemusterter lichtdurchlässiger Abschnitt 272a, ein gerade gemusterter Abschirmabschnitt 272b können im Lichtweg des Bereichs 6 angeordnet sein, was es möglich macht, auf ein Objektiv mit geringer Vergrößerung anzusprechen.
Ähnlich wie in der achten Ausführungsform können, falls das Probenbild unter Verwendung des Bereichs 6 auf der Seite des Innenumfangs der Rotationsscheibe 27 betrachtet werden soll, Objektive 7 mit anderer Vergrößerung oder Pinhole-Zahl verwendet werden, indem einfach die Rotationsscheibe 27 bewegt wird, ohne die Rotationsscheibe 27 auszutauschen, indem die Rotationsscheibe 27, die mit dem Motor 16 verbunden ist, in Pfeilrichtung bewegt wird wie in 12 dargestellt.
Das Schnittbild kann erhalten werden, ohne eine ungleichmäßige Helligkeit zu erzeugen, da kein gerades Muster parallel zur Rotationsachsen-Abtastrichtung im Betrachtungsfeld der Rotationsscheibe 27 kommt. Ferner können in dieser Ausführungsform Muster exakt zu geringen Kosten erzeugt werden, da nichts als geradlinige Muster vorhanden sind.
18 zeigt den Aufbau einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Da diese Ausführungsform eine Mustermodifizierung der Rotationsscheibe von 15A ist, werden nur Musterabschnitte beschrieben, und Beschreibungen von Teilen, die dem Design von 15A ähneln, werden weggelassen.
Für die Rotationsscheibe dieser Ausführungsform sind Bereiche 283 (oder Bereiche 284) mit einer Vielzahl von geraden Muster mit konstantem Durchmesser X1 (oder X2) aus einem lichtdurchlässigen Abschnitt 283a (oder 284a), der senkrecht zur Richtung der geraden Muster aus lichtdurchlässigen Abschnitten 281a (oder 282a) angeordnet ist, und Abschirmabschnitten 281b (oder 282b) in dem Abschnitt, wo die geraden Muster aus lichtdurchlässigen Abschnitten 501a (oder 502a), Abschirmabschnitten 281b (oder 282b) der Rotationsscheibe 28 durch die Rotation der Rotationsscheibe parallel zur Abtastrichtung werden, wie in 18 dargestellt, vorgesehen.
Beispielsweise zeigt 11 das Ergebnis der Berechnung des Winkels θ unter der Annahme, dass im Bereich 7 die Breite des lichtdurchlässigen Abschnitts 6 μm ist, die Breite des Abschirmabschnitts 54 im ist, der Abstand vom Mittelpunkt der Rotationsscheibe 28R ist und die ungleichmäßige Helligkeit 1 % ist. Je länger der Abstand R ist, desto kleiner ist θ, und in 18, wenn X1 = R × sinθ für eine Breite X1, wird er ein im Wesentlichen konstanter Wert, was es möglich macht, die ungleichmäßige Helligkeit im Betrachtungsfeld auf einen festen Wert oder darunter zu senken, wodurch eine zufrieden stellende Probenbetrachtung möglich ist.
Ebenso kann die Breite X2 des Bereichs 8 von dem Verhältnis von Dimensionsbreite zu lichtdurchlässigem Abschnitt 282a und Abschirmabschnitt 282b bestimmt werden.
Ähnlich wie in der achten Ausführungsform können, wenn das Probenbild unter Verwendung des Bereichs 8 auf der Innenumfangsseite der Rotationsscheibe 28 betrachtet werden soll, Objektive 7 mit unterschiedlicher Vergrößerung oder Blendenzahl untergebracht werden, nur durch Bewegen der Rotationsscheibe 28, ohne die Rotationsscheibe 28 auszutauschen, durch Bewegen der Rotationsscheibe 28, die mit dem Motor 16 verbunden ist, in Pfeilrichtung.
Außerdem ermöglicht die Bildung von geraden Mustern, wie dem Bereich 283, den Erhalt eines Schnittbildes ohne eine ungleichmäßige Helligkeit zu erzeugen. Ferner können in dieser Ausführungsform Muster präzise zu geringen Kosten erzeugt werden, da nichts anderes als geradlinige Muster vorhanden sind.
In den oben genannten Ausführungsformen wurden jeweils Beispiele gezeigt, in denen unterschiedliche Richtungen von geradlinigen Muster rechtwinklig zueinander angeordnet wurden; es ist jedoch nicht notwendig, dass es immer 90 Grad sind. Der Winkel in Bezug auf die Drehrichtung der Rotationsscheibe kann jeden Grad aufweisen, vorausgesetzt, er ist größer als 0, wobei es sich um den Grad handelt, der durch die ungleichmäßige Helligkeit berechnet wird.
19 ist eine vergrößerte Teilansicht des Musterabschnitts der Rotationsscheibe in 18.
Nun wird das Rotationsscheibenmuster ausführlich beschrieben. Richtungsänderungsbereiche, wo zwei Muster senkrecht zum anderen Abschnitt sind, sind in einem Abschnitt vorgesehen, wo die Richtung der geraden Muster des lichtdurchlässigen Abschnitts 281a (oder 282a) und des Abschirmabschnitts 281b (oder 282b) parallel zur Abtastrichtung in dem Betrachtungsfeld wird. Der Grad der Verringerung eines Kontraststreifens kann durch die Breiten X1, X2 dieser Richtungsänderungsbereiche bestimmt werden. Angenommen, ein Kontraststreifen befindet sich in einem bestimmten Bereich auf der Rotationsscheibe. Um die Berechnung zu vereinfachen, wird angenommen, dass der Abschnitt, wo die Muster gerade durchgehen (rechtwinklig kreuzen) fächerförmig ist, und dass der halbe Winkel von deren Mittelpunkt θ ist.
Wenn die Breite des lichtdurchlässigen Abschnitts L ist und eine Breite des lichtdurchlässigen Abschnitts und des Abschirmabschnitts W ist, macht die Rotationsscheibe von r = R eine halbe Drehung, ist das Verhältnis der maximalen und der minimalen Helligkeit des reflektierten Lichts im Bereich von r = R + W das Kontrastverhältnis.
Angenommen, der Rotationswinkel der Rotationsscheibe ist ϕ, dann unterscheidet sich der Bereich von ϕ = –θ bis θ in der Schlitzrichtung um 90 Grad.
Das Schlitzbild, das auf die Rotationsscheibe projiziert wird, wenn ein Schlitz auf eine Probe projiziert wird, reflektiert wird und wieder zur Rotationsscheibe geschickt wird, ist nicht rechtwinklig Einfluss durch die NA der Objektivlinse. Es wird eine sin c-Funktion mit 0-Punkt bei etwa L angenommen. Wenn der Rotationswinkel der Rotationsscheibe ϕ ist, dann ist die Menge V (r, ϕ) des reflektierten Lichts, das durch die Rotationsscheibe fällt:
Hierbei:
Jedoch angenommen, dass int(x) ein Funktionsausdruck ist der ganzzahlige Teil von x.
Daher wird die Lichtmenge S (r) der Position, deren Abstands vom Mittelpunkt r ist, durch Integrieren von V um eine halbe Umdrehung bestimmt:
Bei der Berechnung des Ausdrucks (6) wird ϕ –π/2 bis π/2 integriert, in der Praxis reicht jedoch ein Bereich von = 0 bis π/2 aus, was einer Viertel Drehung entspricht, da die Rotationsscheibe symmetrisch zur x-Achse y-Achse ist. Dies wird aus r = R bis R + W berechnet, und das Verhältnis des maximalen Werts und des minimalen Werts davon ist das Kontrastverhältnis des Moments, wenn der Abschnitt, dessen Schlitz vertikal ist, einen Winkel θ aufweist. Angenommen, das Kontrastverhältnis ist Iratio(θ),
Die Variation davon wird für den Bereich θ = 0 bis π/4 (45 Grad) bestimmt, und die Variation des Kontrastverhältnisses für die jeweilige Schlitzbreite und den jeweiligen Abstand R vom Mittelpunkt gemäß θ wird berechnet, um zu schätzen, wie viele Grad für θ zweckmäßig sind. Wenn der Winkel θ in die Breite X des Bereichs mit anderer Richtung umgewandelt wird: X = Rsinθ...( 8)
21 zeigt die Beziehung zwischen dem Kontrastverhältnis und der Breite X des Richtungsänderungsbereichs. Es ist ein Kontrastverhältnis an der Position R = 25 mm und R = 40 mm mit der Schlitzbreite des lichtdurchlässigen Abschnitts L = 30 μm, W = 300 μm. Aus 21 geht hervor, dass Ränder bei R = 25, 40 mm miteinander übereinstimmen. Kurz gesagt, die Variation des Kontrastverhältnisses wird von der Breite X des Richtungsänderungsbereichs unabhängig von R bestimmt, vorausgesetzt, das L und R gleich sind. je größer X ist, desto kleiner ist das Kontrastverhältnis; jedoch sobald es einen festen Wert überschreitet, variiert es kaum noch. Es ist im Fall von 21 etwa X = 15 mm.
Wenn die Schlitzbreite L des lichtdurchlässigen Abschnitts 30 μm ist, und W für 232 von 19 300 μm ist, kann daher X2 = 10 mm eingestellt werden.
Nun wird angenommen, dass sowohl L als auch W größer sind. 22 zeigt die Rechenergebnisse für L = 60 μm, W = 600 μm. 22 zeigt ein auffallendes Relief um X = 20 mm; jedoch variiert der Kontrast kaum um 20 bis 25. Dies entspricht einer Position, die etwa das Doppelte im Vergleich zu 21 ist. Anders ausgedrückt, wenn L: W nicht geändert wird, ist es natürlich genug, den Wert für X zu verdoppeln, wenn W sich verdoppelt hat. Angenommen, L = 60 μm und W = 600 μm für 231 von 19, dann kann X1 = 20 mm eingestellt werden.
Diese Ausführungen zeigen, dass unter der Schlitzbreite des lichtdurchlässigen Abschnitts eine zyklische Breite L eines lichtdurchlässigen Abschnitts und eines Abschirmabschnitts und eine Breite X eines Bereichs mit unterschiedlicher Richtung ein Gesetz gilt, das sagt „angenommen, das Tastverhältnis L/W ist konstant, dann ist X proportional zu W".
Jedoch wird eine Obergrenze auf die Größe von X durch den Abstand R vom Mittelpunkt der Rotationsscheibe auferlegt. Die Überprüfung von 20 zeigt, dass wenn der Winkel θ gleich oder größer 45 Grad ist, dann der Musterbereich in orthogonaler Richtung schmäler wird. Kurz gesagt, der maximale Wert für X ist: X ≤ R sin 4... (9)
Da X proportional zu W ist, sollte, wenn ein Muster, das auf eine Vielzahl von Objektiven anspricht, gewünscht wird, mit L:W konstant, der lichtdurchlässige Abschnitt mit größerer Schlitzbreite L außerhalb des Kreises angeordnet werden, wie in 18 dargestellt.
Für die derzeitige Rotationsscheibe reicht es aus, da die Schlitzbreite für die inneren und äußeren beiden Bänder unterschiedlich ist, wie in 18 dargestellt, die schmälere Schlitzbreite innen anzuordnen und die größere Schlitzbreite außen.
Wie oben angegeben, wurde es möglich, ein konfokales Bild guter Qualität zu betrachten, auch wenn es unter Änderung des Bereichs betrachtet wurde, da es möglich wurde, ein Muster, das mit der Objektivvergrößerung oder der Blendenzahl übereinstimmt, aus einer Vielzahl von Bereichen, die konzentrisch auf der Rotationsscheibe 28 angeordnet sind, auszuwählen, und gleichzeitig wurde es möglich, die Breite X des Richtungsänderungsbereichs senkrecht zum Muster zu bestimmen, um Kontraststreifen, die in jedem Bereich durch den Musterzyklus W geschaffen werden, zu vermeiden. Wenn die Schlitzbreite L des lichtdurchlässigen Abschnitts und ihr Zyklus W konstant sind, reicht es ferner aus, so zu gestalten, dass die Breite X des Richtungsänderungsbereichs proportional zu W ist, wodurch es unnötig wird, ein Probemuster zu erzeugen, um den Richtungsänderungsbereich zu bestimmen, wodurch Zeit und Kosten gespart werden.
23A und 23B zeigen den Aufbau einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Da diese Ausführungsform eine Mustermodifizierung der Rotationsscheibe von 18 ist, werden nur Musterabschnitte beschrieben, und die Beschreibung von Teilen, die denen von 18 ähnlich sind, wird weggelassen.
Für die Rotationsscheibe dieser Ausführungsform wird eine Rotationsscheibe 29 in zwei konzentrische Bereiche geteilt, wie in 23A dargestellt, und die Schlitzbreite L des lichtdurchlässigen Abschnitts ist für die äußeren Bereiche 291, 293 und die inneren Bereiche 292, 294 identisch, und der Zyklus W1 des äußeren lichtdurchlässigen Abschnitts und des Abschirmabschnitts und der inner Zyklus W2 haben eine unterschiedliche Breite, wie in 23B dargestellt ist. Ein Richtungsänderungsbereich 603 ist außerhalb mit einer Breite von 2 × 1 angeordnet, ein Richtungsänderungsbereich 604 ist innerhalb angeordnet mit einer Breite von 2 × 2, und Muster dieses Abschnitts sind senkrecht zu dem anderen Abschnitt.
Gemäß dieser Ausführungsform können, wenn das Probenbild unter Verwendung des Bereichs 8 auf der Seite des Innenumfangs der Rotationsscheibe 29 betrachtet werden soll, unterschiedliche Muster einfach dadurch ausgewählt werden, dass die Rotationsscheibe 29 bewegt wird, ohne die Rotationsscheibe 29 auszutauschen, indem die Rotationsscheibe 29, die mit dem Motor 16 verbunden ist, in Pfeilrichtung bewegt wird. Anders als in der vierzehnten Ausführungsform weist die Schlitzbreite innen und außen den gleichen Wert auf, aber ihr Zyklus ist unterschiedlich.
Wenn eine Probe betrachtet wird, überwiegt manchmal die Helligkeit die Z-Auflösung, weil die konfokale Wirkung verringert ist. Da bekanntlich mit zunehmendem W/L der konfokale Effekt (die Z-Auflösung) besser wird, kann in dem genannten Fall die Betrachtung dadurch durchgeführt werden, dass einfach die Helligkeit und der konfokale Effekt geändert werden, indem der oben genannten Tausch durchgeführt wird, indem das Verhältnis von L und W innen und außen geändert wird, wie in dieser Ausführungsform.
In dieser Ausführungsform ist die Schlitzbreite L identisch, und nur der Zyklus W unterscheidet sich für die beiden Bereiche 291, 292. Die Beziehung von Breite X des Richtungsänderungsbereichs für diesen Fall wird gezeigt.
Angenommen, die Schlitzbreite des lichtdurchlässigen Abschnitts ist L = 30 μm, sein Zyklus ist W1 = 150 μm. Wie in der elften Ausführungsform zeigt 24 die Rechenergebnisse der Beziehung zwischen dem Kontrastverhältnis und der Breite X des Richtungsänderungsbereichs. Aus 24 geht hervor, dass das Kontrastverhältnis kaum variiert, wenn X = 5 mm überschritten wird. Im Vergleich zu 21, wo W verdoppelt ist, wenn W = 300 μm für das gleiche L, wird das Kontrastverhältnis im Wesentlichen ein fester Wert an der Position, wo X doppelt ist. Um dies zu bestätigen, zeigt 25 die Rechenergebnisse des Kontrastverhältnisses mit einem extrem großen W als W = 1200 μm für das gleiche L = 30 μm. Hierbei variiert das Kontrastverhältnis kaum um X = 40 bis 60 mm, und natürlich ist der Wert für X im Vergleich zu W = 300 μm von 21 viermal so hoch, wie erwartet.
Kurz gesagt, „eine Breite X des Richtungsänderungsbereichs, die das Kontrastverhältnis auf oder unter einen festen Wert senkt, unabhängig von „L/W, ist proportional zum Musterzyklus W".
Außerdem ist es, ähnlich wie in der elften Ausführungsform, bei einer gegebenen Beziehung des Ausdrucks (9), die zwischen dem Abstand R vom Mittelpunkt der Rotationsscheibe und X besteht, notwendig, das Muster mit größerem W außen anzuordnen. Kurz gesagt, „wenn eine Mehrzahl von Muster auf der Rotationsscheibe angeordnet werden müssen, wird vorzugsweise der Abstand R vom Mittelpunkt der Rotationsscheibe vergrößert, und wenn dies nicht möglich ist, werden diejenigen mit größerem W außen angeordnet".
Im Falle dieser Ausführungsform kann daher beispielsweise wie folgt eingestellt werden:
Innen: L = 30 μm, W = 150 μm
Außen: L = 30 μm, W = 300 μm.
Wie oben angegeben, wurde es möglich, Bilder mit unterschiedlichem konfokalem Effekt und unterschiedlicher Helligkeit zu betrachten, ohne die Rotationsscheibe zu wechseln, da es möglich wurde, ein Muster mit derselben Schlitzbreie L und einer anderen Zyklusbreite L aus einer Vielzahl von Bereichen, die konzentrisch auf der Rotationsscheibe 29 angeordnet sind, auszuwählen, und gleichzeitig wurde es möglich, ein konfokales Bild mit guter Qualität zu betrachten, auch wenn es unter Änderung des Bereichs betrachtet wurde, da es möglich wurde, die Breite X des Bereichs mit anderer Richtung senkrecht zum Muster auf geeignete Weise zu bestimmen, um Kontraststreifen, die in jedem Bereich vom Musterzyklus W geschaffen werden, zu vermeiden. Ferner reichte es, wenn die Schlitzbreite des lichtdurchlässigen Abschnitts L und sein Zyklus W konstant sind, ein solches Design zu haben, dass die Breite X des Richtungsänderungsbereichs proportional zu W ist, wodurch es überflüssig ist, ein Probemuster zu erzeugen, um sein des Richtungsänderungsbereichs zu bestimmen, was Zeit und Kosten spart.
In dieser Ausführungsform wurde vorgeschlagen, zwei Bereiche auf der Innenumfangsseite und der Außenumfangsseite der Rotationsscheibe 29 anzuordnen: wenn der Bereich im Betrachtungsfeld enthalten ist, können jedoch drei oder mehr Musterbereiche, die jeweils einem Objektiv 7 entsprechen oder deren Z-Auflösung unterschiedlich ist, konzentrisch auf der Rotationsscheibe 29 angeordnet werden.
26 zeigt eine schematische Anordnung, die auf das konfokale Mikroskop angewendet wird, und das gleiche Symbol wird einem gleichen Abschnitt wie in 4 zugeordnet. Im Aufbau von 12 ist ein Motor 16 dem Aufbau von 4 explizit hinzugefügt, und die Rotationsscheibe ist schräg zur optischen Achse in einem vorgegebenen Winkel θ angeordnet. Da der übrige Aufbau dem von 4 ähnelt, wird auf seine ausführliche Beschreibung verzichtet.
Die Rotationsscheibe 13 ist schräg zur Ebene, die vertikal zur optischen Achse verläuft, in einem Winkel θ angeordnet, mit dem Motor 16 über eine Rotationswelle 12 verbunden und dreht sich mit einer festen Drehgeschwindigkeit. Das Muster der Rotationsscheibe kann von jeder Rotationsscheibe der oben genannten Ausführungsformen verwendet werden, daher wird auf die Beschreibung und Darstellung des Musters verzichtet.
Im Aufbau von 26 passiert Licht, das von der Probe 8 reflektiert wird, das Objektiv 7, wird ein gerades polarisiertes Licht senkrecht zum Einfall an der Viertelwellenlängenplatte 6 und bildet ein Bild der Probe 8 auf der Rotationsscheibe 13 durch die erste Abbildungslinse 5. Von den gebildeten Bildern passiert der größte Teil der konfokalen Komponente den lichtdurchlässigen Abschnitt auf der Rotationsscheibe, kann aber nicht passieren, wenn er nicht fokussiert ist. Der größte Teil der nichtkonfokalen Komponente wird von dem Abschirmabschnitt absorbiert, aber wird teilweise reflektiert. Angenommen, die Durchlässigkeit ist nicht 100 %, dann wird auch Licht des lichtdurchlässigen Abschnitts teilweise reflektiert. Die Komponente, die den lichtdurchlässigen Abschnitt der Rotationsscheibe 13 passiert hat, passiert ferner den PBS 3, und die konfokale Komponente im Probenbild wird von der CCD-Kamera durch die zweite Abbildungslinse 9 abgebildet. Wenn dagegen das reflektierte Licht erneut durch die erste Abbildungslinse 5, das Objektiv 7 hindurchgeht und den lichtdurchlässigen Abschnitt der Rotationsscheibe 13 passiert, von der Probe oder anderen reflektiert wird, kann es möglich sein, dass Reflexe erzeugt werden, die den Bildkontrast verschlechtern.
27 ist eine vergrößerte Teildarstellung der Rotationsscheibe und des ersten Objektivs.
Die Rotationsscheibe 13 ist schräg zur Ebene, die vertikal zur optischen Achse verläuft, in einem Winkel θ, und angenommen, die Vergrößerung des Probenbildes, das auf die Rotationsscheibe projiziert wird, ist M und der Durchmesser des Betrachtungsfelds auf der Rotationsscheibe 13 ist R; die Blendenzahl des Objektivs 7 ist NA. Erstens das Bild, das auf die optische Achse im Mittelpunkt des Feldes projiziert wird. Ein sin des maximalen Einfallswinkels ϕ an diesem Punkt auf der Rotationsachse ist der Quotient der NA des Objektivs durch die Vergrößerung M, angenommen der Winkel ist klein, ψ = NA/M
Da die Rotationsscheibe zur Ebene, die vertikal zur optischen Achse ist, um θ geneigt ist, fällt Licht mit dem maximalen Einfallswinkel 4 zur Achse auf die Rotationsscheibe mit θ ± ψ = 9 ± NA/Mwenn dieses Licht teilweise reflektiert wird, sollte gelten NA/M < θ ± NA/M... (5)so dass es nicht in das Objektiv fällt.
Da alle Symbole positiv sind, wird schließlich θ > 2NA/M... (6)erfüllt.
Diese Erörterungen betreffen den Mittelpunkt des Sichtfelds, der Winkel des Lichts zur Rotationsscheibe von der Probe erreicht sein Maximum am Punkt am Rand des Blickfelds an der rechten Seitenlinie von 27. In diesem Fall ist es notwendig, einen Winkel ϕ zwischen den optischen Weg und eine optische Hauptlinie, welche den Punkt im Rand des Sichtfelds passiert, zu (5) hinzuzufügen. Schließlich wird die Neigung θ der Rotationsscheibe zur Verhinderung, dass Licht, das von der Rotationsscheibe 13 reflektiert wird, erneut in das Objektiv 7 fällt, sein: θ > ψ + 2NA/M... (2)
Dies betrifft nur den Fall, dass Licht von der Probe kommt und betrifft nicht einen Reflex im Falle einer Reflexion von Licht von der Lichtquelle durch die Rotationsscheibe. Herkömmliche Mikroskope sind so ausgelegt, dass das Licht von der Lichtquelle einfällt, so dass das Betrachtungsfeld mit gleichmäßiger Helligkeit beleuchtet wird, und erfüllen die NA des Objektivs. Der Ausdruck (2) wird erfüllt, da er für Licht von der Lichtquelle gilt, da diese Bedingung absolut identisch ist mit der für das Licht von der Probe, um das Bild auf eine Weise zu bilden, um NA zu erfüllen, mit einer gleichmäßigen Helligkeit im Sichtfeld der Rotationsscheibe.
Gemäß dem Ausdruck (2) ist θ desto besser, je größer er ist, es ist jedoch notwendig, dass er in der Brennweite im Betrachtungsfeld, das auf die Rotationsscheibe projiziert wird, enthalten ist, da auf verschiedene Höhen fokussiert wird, wenn die fokale Ebene der Probe in Bezug auf die Ebene der Rotationsscheibe geneigt ist. Die gleiche plane Brennweite zd wird ungefähr vom folgenden Ausdruck mit der Objektiv-NA und der Wellenlänge λ erhalten.
Wenn die Brennweite z'd des Probenbilds, das auf die Rotationsscheibe projiziert wird, mit M² multipliziert wird:
Es muss im Brennweitenbereich des Ausdrucks (7) im Sichtfeld des Probenbilds, das auf die Rotationsscheibe projiziert wird, die um den Winkel θ geneigt ist, enthalten sein. Angenommen, der Durchmesser (die Zahl der Felder) auf der Rotationsscheibe 13 ist R, dann ist die Bedingung für θ so zu bestimmen:
Angenommen, θ ist klein, die Konstante etwa 1, dann wird die Bedingung
erfüllt.
Als Beispiel sei ein Fall angenommen, wo das Objektiv M = 50 [fach] ist, NA = 0,9, die Feldzahl R = 11 [mm]. Es sei angenommen, die Wellenlänge des Lichts λ = 0,55 [μm]. Da ϕ mit
gegeben wird, folgt, wenn die Brennweite des ersten Objektivs L ist und L = 180 [mm], aus diesem und dem Ausdruck (2) θ > 0,067 [rad] = 3,8°und aus dem Ausdruck (3) θ < 0,154 [rad] = 8,8° daher reicht es aus, θ im Bereich von 3,8° < 8 < 8,8°einzustellen.
Wie oben angegeben, kann ein konfokales Bild, das frei ist von Fokusneigung oder Reflexion, durch Bestimmen des Neigungswinkels θ der Rotationsscheibe 13 entsprechend der Objektivvergrößerung, der Zahl der Blende und der Zahl des Felds erhalten werden.
28 zeigt den Aufbau einer Ausführungsform, wo die Symbole den gleichen Abschnitten wie in 14 zugeordnet sind.
Die Rotationsscheibe 13 ist in einem Winkel θ schräg zur Ebene, die vertikal zur optischen Achse ist, ist mit dem Motor 16 durch eine Rotationswelle 12 verbunden und dreht sich mit einer festen Drehgeschwindigkeit. Als Rotationsscheibe 13 kann beispielsweise die Rotationsscheibe der sechsten und der folgenden Ausführungsformen verwendet werden. Der Motor 16 kann die Transportbühne 17 unter Beibehaltung des Winkels θ unter einer manuellen oder automatischen Steuerung unter Verwendung einer linearen Führung, eines Kugelgewindes, eines Gehäuses und Zapfens usw. in Pfeilrichtung bewegen.
Nun wird die Funktion dieser Ausführungsform beschrieben. Hierbei wird für die Rotationsscheibe die Scheibe 28, die in 18 dargestellt ist, verwendet.
Wenn 100-fach, NA = 0,95 für das Objektiv 7 genommen werden, wird die Rotationsscheibe von der Transportbühne 17, die mit dem Motor 16 verbunden ist, gedreht, so dass die Bereiche 281, 283 der Rotationsscheibe 13 im optischen Weg angeordnet werden. Die Funktion bis zur Abbildung durch das Licht von der Lichtquelle ist identisch mit der vierzehnten Ausführungsform. Wenn das Objektiv 7 dann auf 30-fach, NA = 0,5 geändert wird, werden die Bereiche 282, 283, die auf der Innenumfangsseite der Rotationsscheibe 28 angeordnet sind, von der Transportbühne 17, die mit dem Motor 16 verbunden ist, in Pfeilrichtung bewegt, um sie im optischen Weg (oder im Betrachtungsfeld) anzuordnen.
Nun wird die Neigung der Rotationsscheibe zu diesem Zeitpunkt untersucht. Die Feldzahl, die Brennweite des ersten Objektivs und die Wellenlänge des Lichts sind die gleichen wie in der vierzehnten Ausführungsform.
Wenn die Objektivlinse 100-fach ist, NA = 0,95, ergibt sich aus den Ausdrücken (2) und (3): 2,80 < 8 < 31,7°Wenn die Objektivlinse 20-fach ist, NA = 0,4, ergibt sich aus den Ausdrücken (2) und (3): 4,0° < 8 < 7,2
Infolgedessen reicht es aus, den Winkel θ auf eine Weise zu bestimmen, die die Bedingung für das 20-fache Objektiv erfällt.
Wie oben angegeben, kann auch in dem Fall, dass eine Vielzahl von Muster vorgesehen ist, ein Schnittbild mit gutem Kontrast betrachtet werden, auch wenn die Einstellung der Objektivlinse auf die Neigungsbedingung der Rotationsscheiben von den Eigenschaften der Linse, die für das jeweilige Muster verwendet wird, geändert wird.
In dieser Ausführungsform sind zwei Bereiche auf der Innenumfangsseite und der Außenumfangsseite der Rotationsscheibe 13 angeordnet: wenn jedoch der Bereich im Betrachtungsfeld enthalten ist, können drei oder mehr Musterbereiche, die dem jeweiligen Objektiv entsprechen, konzentrisch auf der Rotationsscheibe 13 angeordnet werden.
In den vorgenannten Ausführungsformen wurden Beispiele gezeigt, die beide Ausdrücke (2) und (3) gleichzeitig erfüllen: sie werden jedoch nicht immer gleichzeitig erfüllt. Auch wenn beispielsweise eine Objektivlinse mit 20-fach, NA = 0,4, wenn das Sichtfeld groß ist. Beispielsweise die Feldzahl R = 25, angenommen die anderen Bedingungen sind identisch, ist der Ausdruck (2): θ > 6,3°... (2)'unter den Bedingungen des Ausdrucks (3): θ < 3,2°... (3)'und es wird unmöglich, (2)' und (3)' gleichzeitig zu erfüllen. In einem solchen Fall wird so eingestellt, dass nur die Bedingung (3)' erfüllt wird, um die Brennweite einzugeben, ohne die Reflexionsverringerungsbedingung (2)' zu berücksichtigen; während die Reflexion auf andere Weise reduziert wird, wie durch eine Verbesserung der Antireflexionsbeschichtung des optischen Systems für die Polarisation.
Nun wird eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Anders als in den vorangehend erörterten Ausführungsformen verwendet diese Ausführungsform einen Mikrospiegel anstelle einer Rotationsscheibe.
29 stellt den Aufbau der sechzehnten Ausführungsform dar, und das gleiche Symbol wird dem gleichen Abschnitt wie in 4 zugeordnet, und auf seine Beschreibung wird verzichtet.
Was die Mikrospiegelgruppierung 32 betrifft, die auf die vorliegende Erfindung angewendet wird, so ist eine Anzahl Spiegel, von denen jeder einige μm bis mehrere zehn μm ist, zweidimensional angeordnet, wie in 30A dargestellt, und ein einzelner Spiegel wird von zwei Stäben getragen, wie in 30B dargestellt ist. An jedem Spiegel ist jeweils eine andere Elektrode angebracht, und es kann zwischen drei Zuständen, auf die Front gerichtet (2), gegeneinander geneigt (1), (3) abhängig von der Spannung, die an die Elektrode angelegt wird, gewechselt werden, wie in 30C dargestellt.
Licht, das von der Lichtquelle 1 emittiert wird, passiert die optische Linse 2, wird an der Ablenkplatte 15 zu geradlinigem polarisiertem Licht, das nur ein bestimmtes polarisiertes Licht enthält, und fällt in den PBS 3. Der PBS 3 reflektiert das polarisierte Licht in der Richtung, die durch die Ablenkplatte verläuft und lässt das polarisierte Licht in senkrechter Richtung dazu durchtreten. Licht, das vom PBS reflektiert wird, wird von einem ersten Spiegel 31 reflektiert und tritt in die Mikrospiegelgruppierung 32 mit einem Einfallswinkel von 45 Grad ein. In der Mikrospiegelanordnung 32, die auf die Vorderseite gerichtet ist, von 30C (2), wird Licht, das in die Mikrospiegelanordnung 32 fällt, in Richtung des zweiten Spiegels 33 reflektiert, und Licht, das auf die Mikrospiegelgruppierung fällt, die auf die Richtung (1) oder (3) von 30C gerichtet ist, wird in die andere Richtung gelenkt. Licht, das in Richtung des zweiten Spiegels 33 gelenkt wird, wird vom zweiten Spiegel 33 in Richtung der ersten Abbildungslinse 5 reflektiert, passiert die erste Abbildungslinse 5, wird an der Viertelwellenlängenplatte 6 ein zirkular polarisiertes Licht, wird vom Objektiv 7 abgebildet und tritt in die Probe 8 ein.
Dagegen passiert Licht, das von der Probe 8 reflektiert wird, das Objektiv 7, wird an der Viertelwellenlängenplatte 6 ein gerades polarisiertes Licht senkrecht zum Einfall, I vom ersten Spiegel 7 in Richtung der Mikrospiegelgruppierung 32 reflektiert und bildet ein Probenbild auf der Mikrospiegelanordnung durch die ersten Abbildungslinse 5. In der Mikrospiegelgruppierung 32 wird ähnlich wie zuvor Licht, das auf die Mikrospiegelanordnung 32 fällt, die auf die Vorderseite von 30C (2) gerichtet ist, in Richtung des ersten Spiegels 31 reflektiert, und Licht, das auf die Mikrospiegelanordnung fällt, die auf die Richtung (1) oder (3) von 30C gerichtet ist, wird in die andere Richtung gelenkt. Dabei schreitet, da ein konfokales Bild auf dem Abschnitt gebildet wird, der auf die Vorderseite von 30C (2) gerichtet ist, und am nichtfokussierten Abschnitt auf dem anderen Mikrospiegel, nur ein fokussierter Abschnitt in Richtung des ersten Spiegels 31 voran.
Die fokussierte Komponente wird vom ersten Spiegel 31 reflektiert, passiert den PBS 3, und das Probenbild wird durch die zweite Abbildungslinse 12 auf der CCD-Kamera ausgebildet.
Nun wird der eigentliche Aufnahmevorgang beschrieben.
Die Größe eines einzelnen Spiegels der Mikrospiegelgruppierung 31 sei 10 μm mal 10 μm. Als Beispiel sei angenommen, dass die Objektivlinse 10-fach ist und NA = 0,3. Gleichzeitig ist die angemessene Schlitzbreite an der Position der Mikrospiegelgruppierung 31 etwa 10 μm aus dem Ausdruck (1). Als Periode jedes Schlitzes wird 50 μm angenommen.
Für die Abbildung sendet zuerst ein Computer 34 einen Befehl an einen Treiber 35, um die Mikrospiegelgruppierung 32 auf den jeweiligen Spiegel zu lenken, wie in 31A dargestellt. In 31A und 31B sind weiße Abschnitte Spiegel, die auf die Front gerichtet sind, wie in 30C (2), während schwarze Abschnitte, die geneigt sind wie (3) in 30C, auf den zweiten Spiegel 33 gerichtet sind. Da Bestrahlungslicht nur auf die Probe gestrahlt wird, wenn der Mikrospiegel auf die Vorderseite gerichtet ist, wie oben angegeben, wird ein Bild mit gegenüberliegender Schlitzlichtposition auf die Probe projiziert. In diesem Zustand sendet der Computer einen Befehl, um den Verschluss der CCD-Kamera 10 zu öffnen, um die Belichtung durch die CCD-Kamera 10 zu starten.
Während der Belichtung mit offenem Verschluss wird das Mikrospiegelmuster wie folgt verschoben.
Erstens sendet ausgehend von dem Zustand von 31A der Computer 34 einen Befehl an den Treiber 35, so dass das Schlitzlicht in Y-Richtung von 31A um einen Linie wandert oder so, dass das Mikrospiegelmuster wird wie in 31B dargestellt. Wenn dies noch dreimal wiederholt wird, würde die Probe gleichmäßig abgetastet sein; tatsächlich ist jedoch, ähnlich wie beim Schlitzabtasten, die Auflösung in X-Richtung schlechter als in Y-Richtung, was zu einer Anisotropie fuhrt. Um zu löschen, wird zum Scannen kontinuierlich ein Muster, das um 45 Grad in Bezug auf X geneigt ist, wie in 32A dargestellt, in S-Richtung von 32A auf die gleiche Weise bewegt. Ferner wird das Abtasten für das Muster von 90 Grad ähnlich durchgeführt wie in 32B oder von 135 Grad wie in 32C, der Verschluss wird geschlossen, um die Belichtung zu beenden, und das aufgenommene Bild wird auf den Computer 34 übertragen, um das Bild am Monitor 11 anzuzeigen. Die vorgenannte Operation ermöglicht es, ein konfokales Bild mit weniger Anisotropie zu erhalten.
Nun wird der Fall des Objektivwechsels untersucht. Wenn das Objektiv 50-fach ist, NA = 0,8, die Schlitzbreite etwa 20 μm aus dem Ausdruck (1) ist, entspricht ein Schlitz zwei Linien eines Mikrospiegels, und um ein Schlitzintervall von 100 μm mit dem gleichen Verhältnis zur Schlitzbreite (Tastverhältnis 1:5) wie für das 10-fach-Objektiv zu erhalten, reicht es aus, ein Muster zu übernehmen, das in 32D dargestellt ist. Übrigens kann, wie bereits gesagt, ein konfokales Bild durch Ändern der Musterrichtung erhalten werden. Aus Gründen der Zweckmäßigkeit, ist in der Zeichnung eine 12 × 12 Mikrospiegelgruppierung dargestellt, in der Praxis werden jedoch 500 × 500 oder mehr Spiegel angeordnet, daher kann das konfokale Bild auf ähnliche Weise für größere Schlitzbreiten erhalten werden, beispielsweise sogar für eine Schlitzbreite von 40 μm oder so eines 100-fachen Objektivs mit NA = 0,9.
Obwohl der Winkel in dieser Ausführungsform um 45 Grad geändert wird, muss dieser Winkel nicht beschränkt werden. 90 Grad oder 30 Grad oder 5 Grad können genommen werden. Je kleiner der Winkel ist, je kleiner der Anisotropieunterschied der Auflösung gemäß der Richtung ist, desto länger dauert es pro Bildschirm. Obwohl das Verhältnis von Schlitzbreite zu Schlitzintervall auf 1:5 eingestellt ist, kann dieser Wert natürlich beliebig eingestellt werden, um die Helligkeit der Z-Richtungsauflösung zu ändern.
33 zeigt einen schematischen Aufbau der vorliegenden Erfindung, der auf das konfokale Mikroskop angewendet wird, und das gleiche Symbol wird dem gleichen Abschnitt wie in 12 zugewiesen.
In diesem Fall sind eine Kondensatorlinse 2, ein Anregungsfilter 36 und ein Kaltlichtspiegel 37 im Lichtweg des Lichts, das von einer Lichtquelle 1, wie einer Quecksilberlichtquelle oder anderen ausgestrahlt wird, angeordnet, und eine Rotationsscheibe 13, eine erste Abbildungslinse 5 und eine Probe 8 durch ein Objektiv 7 sind im Reflexionslichtweg des Kaltlichtspiegels 37 angeordnet. Außerdem ist eine CCD-Kamera 10 durch einen Absorptionsfilter 38 und eine zweite Abbildungslinse 9 im Filterlichtweg des Kaltlichtspiegels 37 des Lichts, das von der Probe 8 reflektiert wird, angeordnet. Ein Monitor 11 ist mit dem Bildausgabeanschluss dieser CCD-Kamera 10 verbunden, um das Bild, das von der CCD-Kamera aufgenommen wird, anzuzeigen.
Hierbei sind ähnlich wie für 5A und 5B beschrieben, für die Rotationsscheibe 13 jeweils Muster aus linear ausgebildeten lichtdurchlässigen Abschnitten 13a und linear gebildeten Abschirmabschnitten 13b abwechselnd angeordnet, und gleichzeitig ist die Breitendimension des geraden Abschirmabschnitts 13b größer als die Breitendimension des geraden lichtdurchlässigen Abschnitts 13a und ist beispielsweise auf 1:9 eingestellt.
Der Anregungsfilter 36 weist solche Lichtdurchlässigkeitseigenschaften auf, dass die Durchlässigkeit das Maximum in einem Wellenlängenband erreicht, das kürzer ist als die Fluoreszenzwellenlänge a wie in 34 dargestellt, filtert selektiv ein Licht mit einer vorgegebenen Frequenz, das die Fluoreszenz anregt und schirmt Licht anderer Wellenlange ab. Der Kaltlichtspiegel 37 hat solche Reflexionseigenschaften, dass das Reflexionsvermögen sein Maximum in einem Wellenlängenband erreicht, das kürzer ist als die Fluoreszenzwellenlänge a wie in 35A dargestellt, reflektiert das Licht mit der Wellenlänge, die durch das Anregungsfilter 36 hindurchgegangen ist, hat solche Lichtdurchlässigkeitseigenschaften, dass die Durchlässigkeit ihr Maximum in einem Wellenlängenband erreicht, das die Fluoreszenzwellenlänge einschließt, wie in 35A und 35B dargestellt, und filtert die Fluoreszenzwellenlänge, die von der Probe 8 emittiert wird. Außerdem weist der absorbierende Filter 38 solche Lichtdurchlässigkeitseigenschaften auf, dass die Durchlässigkeit ihr Maximum in einem Wellenlängenband erreicht, das die Fluoreszenzwellenlänge einschließt, wie in 35B dargestellt, schirmt die Anregungswellenlänge, die durch den Anregungsfilter 36 hindurchgegangen ist, ab und filtert die Fluoreszenzwellenlänge.
Die Wellenlängeneigenschaften dieses Anregungsfilters 36, Kaltlichtspiegels 37 und Absorptionsfilters 38 unterscheiden sich gemäß dem fluoreszierenden Pigment, das verwendet wird, und beispielsweise wird im Falle der Betrachtung von FITC bei einer maximalen Anregungswellenlänge von 520 nm eine Wellenlänge von 460 bis 490 nm als Wellenlange zum Filtern des Anregungsfilters 36 und als Wellenlänge, die vom Kaltlichtspiegel 37 reflektiert wird, verwendet, und eine Wellenlänge von 510 nm wird als Wellenlänge zum Filtern durch den Absorptionsfilter 38 verwendet.
In einem solchen Aufbau passiert Licht, das von der Lichtquelle 1 emittiert wird, die Kondensatorlinse 2 und Licht, mit Fluoreszenz anregender Wellenlange wird vom Anregungsfilter 36 selektiert und in den Kaltlichtspiegel 37 eingeführt. Der Kaltlichtspiegel 37 reflektiert das Licht mit der Wellenlänge, die den Anregungsfilter 36 passiert hat, und das Licht, das vom Kaltlichtspiegel 37 reflektiert wird, fällt auf die Rotationsscheibe 13, die sich mit fester Geschwindigkeit dreht.
Dann passiert das Licht, das den geraden lichtdurchlässigen Abschnitt 13 dieser Rotationsscheibe passiert hat, die erste Abbildungslinse 5, bildet ein Bild durch das Objektiv 7 und fällt auf die Probe 8. Dieses einfallende Licht erzeugt Fluoreszenz aus der Probe 8.
Fluoreszenz, die von der Probe 8 erzeugt wird, und Reflexionslicht passieren das Objektiv 7 und bilden das Probenabbild auf der Rotationsscheibe 13 durch die erste Abbildungslinse 5.
In diesem Fall wird ein fokussierter Abschnitt der Probe 8 in Form eines Produkts der projizierten Linie und des Probenbilds auf die Rotationsscheibe 13 linienprojiziert und kann den lichtdurchlässigen Abschnitt 13a der Rotationsscheibe passieren; jedoch kann der größte Teil des nicht-konfokalen Bildes die Rotationsscheibe 16 nicht passieren, da sein Bild, das auf die Rotationsscheibe projiziert wurde, auch nichtfokussiert ist. Tatsächlich werden das Probenbild und das Musterbild einfach übereinander gelegt; jedoch wird gemäß der Drehung der Rotationsscheibe 13 das Musterbild auf dem Probenbild unter Änderung der Richtung bewegt (gescannt), wodurch diese gemittelt werden und das Linienbild gelöscht wird, wodurch ein konfokales Bild erhalten werden kann.
Dann fallen Fluoreszenz- und Reflexionslicht, die den lichtdurchlässigen Abschnitt 13 der Rotationsscheibe 13 passiert haben, in den Kaltlichtspiegel 37, und da der Kaltlichtspiegel 37 die Fluoreszenzwellenlänge filtert und der Absorptionsfilter ebenfalls Licht mit Fluoreszenzwellenlänge filtert, wird nur die Fluoreszenz als Probenfluoreszenzbild auf der CCD-Kamera durch die zweite Abbildungslinse 9 gebildet und kann auf dem Monitor 11 betrachtet werden.
Daher können auch auf diese Weise Wirkungen erhalten werden, die denen der vorgenannten ersten Ausführungsform ähnlich sind.
Man beachte, dass die Rotationsscheibe, die für diese siebzehnte Ausführungsform verwendet wird, ein Beispiel ist und sie auch auf die Rotationsscheibe angewendet werden kann, die für die oben genannten jeweiligen Ausführungsformen verwendet wurde.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorgenannte Ausführungsform beschränkt, sondern kann auf verschiedene Weise modifiziert werden, ohne vom Gegenstand der Erfindung abzuweichen.
Beispielsweise ist in Ausführungsformen unter den oben genannten Ausführungsformen der gerade gemusterte Bereich eines anderen lichtdurchlässigen Abschnitts und Abbildungsabschnitts in senkrechter Richtung zu den geraden Muster des lichtdurchlässigen Abschnitts und des Abschirmabschnitts gebildet, in beiden muss er nicht immer senkrecht sein.
Obwohl in der vorgenannten Ausführungsform Bilder, die von der CCD-Kamera 10 aufgenommen werden, am Monitor 11 angezeigt werden, könne sie außerdem statt mit der Kamera auch mit dem bloße Auge betrachtet werden. Übrigens kann ein Halbspiegel auf dieser Seite der zweiten Abbildungslinse 9 angeordnet werden und ein Objektiv im geteilten optischen Weg, wodurch eine Stereobetrachtung und -CCD möglich ist, oder ein voll reflektierender Spiegel wird abnehmbar angebracht, um zwischen beiden Betrachtungsarten zu wechseln.
Obwohl in der vorgenannten Ausführungsform das Breitenverhältnis des lichtdurchlässigen Abschnitts und des Abschirmabschnitts auf 1:9 eingestellt ist, kann dieses Verhältnis außerdem auf einen kleineren oder größeren Wert eingestellt werden; wenn es auf 1:3 oder so eingestellt wird, wird das Bild heller, enthält aber mehr nichtkonfokale Komponenten. Wenn es auf 1:50 oder 1:100 eingestellt wird, kommen kaum nicht-konfokale Komponenten vor, wodurch es möglich ist, ein Schnittbild zu erhalten, das nur aus konfokalen Bilder besteht.
Außerdem wird in dieser Ausführungsform zwar eine Ausführungsform gezeigt, wo zwei Bereiche auf der Innenumfangsseite und der Außenumfangsseite der Rotationsscheibe angeordnet sind: die Betrachtung wird jedoch manchmal durch Verbinden eines Objektivs 7 mit anderer Vergrößerung und Blendenzahl mit einem nicht dargestellten Revolver durchgeführt, wenn der Bereich im Betrachtungsfeld enthalten ist, können drei oder mehr Musterbereiche, die dem jeweiligen Objektiv 7 entsprechen, konzentrisch auf der Rotationsscheibe angeordnet werden.
Obwohl in der vorgenannten Ausführungsform nicht angegeben, kann die dreidimensionale Betrachtung außerdem dadurch verwirklicht werden, dass die Probe auf eine Z-Bühne gelegt wird und Bilder unter Ändern des Abstands zwischen der Probe 8 und dem Objektiv 7 aufgenommen werden.
Wie oben angegeben, können gemäß der vorliegenden Erfindung ein Musterbildungselement, das auf einen Schnittbild-Betrachtungsapparat angewendet wird, der eine stabile Betrachtung eines Qualitätsbilds ermöglicht, ohne die Helligkeit des betrachteten Bildes ungleichmäßig zu machen, und ein Schnittbild-Betrachtungsapparat geschaffen werden.
Industrielle Verwertbarkeit
Wie oben ausgeführt, ist die vorliegende Erfindung für ein Musterbildungselement, das auf einen Schnittbild-Betrachtungsapparat zur Betrachtung/Messung von Probenmikrostruktur oder dreidimensionaler Form unter Verwendung von Licht angewendet wird, und einen Schnittbild-Betrachtungsapparat geeignet.

Claims

Konfokales Mikroskop, das eine Lichtquelle zur selektiven Bestrahlung eines Beobachtungsfelds auf einer Probe und ein Musterbildungselement zum Abtasten des Beobachtungsfelds und zum Erfassen von Licht vom Beobachtungsfeld als Schnittbild aufweist, wobei das Musterbildungselement die Form einer rotierenden Scheibe aufweist und ein geradliniges Muster aus abwechselnden lichtdurchlässigen und abschirmenden geraden Linien mit einem vorgegebenen Breitenverhältnis der Breiten der lichtdurchlässigen und abschirmenden Linien über das geradlinige Muster aufweist, wobei die lichtdurchlässigen und abschirmenden Linien die gerade Richtung im Beobachtungsfeld entsprechend der Drehung der rotierenden Scheibe ändern, und die Drehung der rotierenden Scheibe eine Abtastrichtung im Beobachtungsfeld definiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibenfläche in eine Vielzahl solcher geradliniger Muster mit jeweils vorgegebenem Breitenverhältnis ihrer lichtdurchlässigen und abschirmenden Linien geteilt ist; wobei die geradlinigen Muster aufeinander folgend mit dem Beobachtungsfeld zusammenwirken, wenn die Scheibe gedreht wird; und die Ausrichtung der geradlinigen Muster in Relation zur Scheibe von Muster zu Muster verschieden auf solche Weise ausgewählt wird, dass im Beobachtungsfeld die Abtastrichtung und die geradlinigen Muster aus lichtdurchlässigen Abschnitten und abschirmenden Abschnitten in keinem Fall je parallel werden.
Mikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl von geradlinigen Muster mindestens zwei Untergruppen aus je einer Vielzahl an geradlinigen Muster aufweist, die in jeder der aus einer Vielzahl bestehenden Untergruppen in konzentrischen Flächenzonen auf der rotierenden Scheibe (13) angeordnet sind, um mit dem Beobachtungsfeld auf der Probe (8) zusammenzuwirken, die von einem Bewegungsmechanismus (17) in verschiedenen Positionen relativ zur rotierenden Scheibe justiert werden kann, wobei die geradlinigen Muster in jeder konzentrischen Flächenzone eine Ausrichtung in Relation zur Scheibe aufweisen, die von Muster zu Muster unterschiedlich auf solche Weise ausgewählt wird, dass im Beobachtungsfeld die Abtastrichtung und die geradlinigen Muster aus lichtdurchlässigen Abschnitten und abschirmenden Abschnitten in keinem Fall je parallel werden, und wobei die entsprechenden Muster in den konzentrischen Flächenzonen sich von Zone zu Zone im Hinblick auf die Breite der lichtdurchlässigen geraden Linien und/oder die Breite der abschirmenden geraden Linien unterscheiden.
Mikroskop nach Anspruch 1, wobei Licht mit einer vorgegebenen Wellenlänge durch einen Anregungsfilter in das Musterbildungselement (13; 32) einfallen gelassen wird, und eine Fluoreszenz, die von der Probe ausgeht, als Schnittbild durch das Musterbildungselement (13; 32) und durch einen Sperrfilter, der eine Wellenlänge der emittierten Fluoreszenz selektiert, erfasst wird.
Mikroskop nach Anspruch 1, das ferner folgendes aufweist: Mittel (2, 3), um Licht von der Lichtquelle zur rotierenden Scheibe (13) zu lenken; Mittel (7), um die Probe (8) mit Licht, das durch die rotierende Scheibe (13) hindurchgeht, zu bestrahlen und ein Muster der rotierenden Scheibe (13) auf die Probe (8) zu projizieren; eine optische Linse (5), die Licht, das von der Probe (8) reflektiert wird, auf die rotierende Scheibe (13) projiziert; und ein Mittel (16) zum Drehen der rotierenden Scheibe (13) auf einem optischen Weg, zum Abtasten des Musters der rotierenden Scheibe (13), das auf die Probe (8) projiziert wird, und zum Erfassen eines Bildes, das durch die rotierende Scheibe (13) hindurch geht, als Schnittbild unter Bildern der Probe (8), die auf die rotierende Scheibe (13) projiziert werden; und wobei wenn ein Winkel der Oberfläche der rotierenden Scheibe (13) und einer Oberfläche, die senkrecht zu einer optischen Achse steht, θ ist, eine Blendenöffnung der Linse von der Probe (8) NA ist, eine Expansionsrate eines Probenbildes, das auf die rotierende Scheibe (13) projiziert wird, M ist, ein Durchmesser auf der rotierenden Scheibe (13) in einer Fläche des Beobachtungsfelds R ist, ein Winkel zwischen einem Haupt-Lichtstrahl, der durch einen äußersten Rand eines Durchmessers auf der rotierenden Scheibe (13) des Beobachtungsfelds hindurchgeht, und einer optischen Achse Φ ist, und eine Wellenlänge des Lichts γ ist, mindestens eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist: θ > Φ + 2NA/M,und
Mikroskop nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die geradlinigen Muster in den mindestens zwei aus je einer Vielzahl bestehenden Untergruppen unterschiedliche Breitenverhältnisse ihrer lichtdurchlässigen und abschirmenden Linien aufweisen.
Mikroskop nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn eine Breite der lichtdurchlässigen Linien X ist und eine Periode der lichtdurchlässigen Linien W ist, X/W für jede der konzentrischen Flächenzonen der rotierenden Scheibe (13; 32) konstant ist.
Mikroskop nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die lichtdurchlässigen Linien der mindestens zwei konzentrischen Flächenzonen die gleiche Breite und eine verschiedene Periode W aufweisen, eine Periode W der lichtdurchlässigen Linien auf einer inneren konzentrischen Flächenzone kleiner ist als die einer äußeren konzentrischen Flächenzone, und die Breite X proportional zur Periode W ist.