JP2015519604A - 光学顕微鏡および光学顕微鏡を用いた画像記録方法 - Google Patents
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Abstract
Description
12 光学結像手段、レンズ
15 照明光
16 試料光
17 第一の光路
18 第二の光路
20 波長選択ユニット
21 レンズ
22 光ファイバ
23 レンズ
25 偏向手段
26 レンズ
27 光ファイバ
28 レンズ
29 半透鏡
30 構造化要素
31 光学結像手段、レンズ
32 光学結像手段、レンズ
40 ビームスプリッタ、偏光ビームスプリッタ
41 λ/4板
42 偏光フィルタ
43 光学結像手段、レンズ
48 軸上色収差を有する回折要素
49 対物レンズ
50 合焦手段
51 照明光の焦点
53 光学結像手段、レンズ
54 偏向ミラー
55 偏光フィルタ
56 光学結像手段、レンズ
60 試料
70 干渉計
71 ビームスプリッタ
72 基準光路
73 λ/4板
74 色消し対物レンズ
75 ミラー
80 検出ユニット
90 電子制御手段
100 光学顕微鏡
Claims (22)
- 照明光(15)を試料(60)の方向に放出する多色光源(10)と、
照明光(15)を試料(60)上に合焦させる合焦手段(50)であって、軸上色収差を有して深さ分解能を生じさせる合焦手段(50)と、
検出要素の二次元アレイを含み、試料(60)からの試料光(16)を検出する検出ユニット(80)と、
を含む光学顕微鏡において、
試料光(16)の共焦点部分と非共焦点部分の両方を検出するために、試料(60)から検出ユニット(80)までの光路内に、非共焦点部分を完全に除去する要素が含まれないことを特徴とする光学顕微鏡。 - 請求項1に記載の光学顕微鏡において、
構造化要素(30)が光源(10)と合焦手段(50)の間に設置され、光源(10)から放出された照明光(15)から構造化照明光(15)を生成することを特徴とする光学顕微鏡。 - 請求項2に記載の光学顕微鏡において、
ビームスプリッタ(40)が構造化要素(30)と試料(60)の間に設置され、前記ビームスプリッタ(40)が照明光(15)を透過させ、試料(60)からの試料光(16)を反射するか、その逆であることを特徴とする光学顕微鏡。 - 請求項3に記載の光学顕微鏡において、
ビームスプリッタ(40)が偏光ビームスプリッタ(40)であり、
λ/4板(41)が偏光ビームスプリッタ(40)と試料の間に設置され、試料光(16)の偏光方向を回転させ、それゆえ試料光(16)を検出ユニット(80)へと前進させることを特徴とする光学顕微鏡。 - 請求項2に記載の光学顕微鏡において、
試料(60)からの試料光(16)が構造化要素(30)を通じて検出ユニット(80)へと案内され、
構造化要素(30)の構造が試料光(16)の非共焦点部分を通過させるのに十分に大きい
ことを特徴とする光学顕微鏡。 - 請求項2〜5のいずれか1項に記載の光学顕微鏡において、
構造化要素(30)が1つの面において鏡面加工され、試料(60)からの試料光(16)が構造化要素(30)の鏡面加工面に案内され、そこで部分的に反射され、部分的に透過され、
検出ユニット(80)が第一と第二の検出器(81、82)を有し、
第一の検出器(81)が、試料(60)から出て構造化要素(30)で透過された試料光(16)を測定するように構成され、
第二の検出器(82)が、試料(60)から出て構造化要素(30)で反射された試料光(16)を測定するように構成されている
ことを特徴とする光学顕微鏡。 - 請求項2〜6のいずれか1項に記載の光学顕微鏡において、
構造化要素(30)がニポウディスク、マイクロレンズアレイ、回折格子、具体的には一次元回折格子または二次元回折格子、フレネル複プリズム、またはスペックルパターンを生成する要素を含むことを特徴とする光学顕微鏡。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載の光学顕微鏡において、
合焦手段(50)が光屈折および/または光回折マイクロレンズアレイ(48)を含み、波長依存の焦点位置(51)を生成することを特徴とする光学顕微鏡。 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載の光学顕微鏡において、
波長選択ユニット(20)が設置されて、照明光(15)の可変的に調整可能なスペクトル範囲を選択することによって、合焦手段(50)を介して照明光(15)を光学顕微鏡の光軸に沿った異なる位置に合焦させ、
電子制御手段(90)が設置されて、波長選択ユニット(20)によってスペクトル範囲を選択する
ことを特徴とする光学顕微鏡。 - 請求項9に記載の光学顕微鏡において、
波長選択ユニット(20)がプリズム、回折格子、カラーフィルタおよび/または音響光学可変波長フィルタ(AOTF)を含むことを特徴とする光学顕微鏡。 - 請求項2〜10のいずれか1項に記載の光学顕微鏡において、
照明光(15)を第一または第二の光路(17、18)に選択的に案内するための偏向手段(25)が設けられ、
構造化要素(30)が1つの面において鏡面加工され、
第一の光路(17)の照明光(15)が構造化要素(30)の鏡面加工された面に案内され、構造化要素(30)において試料(60)の方向に反射され、
第二の光路(18)の照明光(15)が構造化要素(30)の別の面に案内され、構造化要素(30)によって試料(60)の方向に透過され、
透過された照明光(15)と反射された照明光(15)が、試料(60)上に、相互に関して位相変位された構造化要素(30)の画像を生成する
ことを特徴とする光学顕微鏡。 - 請求項11に記載の光学顕微鏡において、
偏向手段(25)が調光ミラー、具体的にはガルバノミラー、マイクロミラーアクチュエータ(DMD、デジタルマイクロミラーデバイス)、またはマイクロエレクトロメカニカルシステム(MEMS)、音響光学変調器(AOM)、音響光学偏向器(AOD)、電気光学変調器(EOM)、および/または偏光方向に基づく切替ユニットを含むことを特徴とする光学変調器。 - 請求項2〜12のいずれか1項に記載の光学顕微鏡において、
構造化要素(30)を移動および/または回転させる位置決め手段が設置され、
検出ユニット(80)とともに、構造化要素(30)の異なる位置での試料(60)の画像を記録して、これらの画像から試料の画像を計算するようになされた電子制御手段(90)が設置される
ことを特徴とする光学顕微鏡。 - 請求項1〜13のいずれか1項に記載の光学顕微鏡において、
検出ユニット(80)がスペクトル分解検出ユニット(80)であることを特徴とする光学顕微鏡。 - 請求項14に記載の光学顕微鏡において、
検出ユニット(80)のスペクトル分解能を生じさせるために、スペクトルフィルタ手段、具体的には音響光学可変波長フィルタ(AOTF)、プリズム、回折格子、および/または少なくとも1つのカラーフィルタが設置されるか、または検出ユニット(80)が干渉計を含むことを特徴とする光学顕微鏡。 - 照明光(15)が多色光源(10)によって試料(60)の方向に透過され、
照明光(15)が合焦手段(50)によって試料(60)上に合焦され、深さ分解能が合焦手段(50)の軸上色収差を通じて実現され、
試料(60)からの試料光(16)が検出要素の二次元アレイを含む検出ユニット(80)によって検出される、
光学顕微鏡を用いた画像記録方法において、
試料光(16)の共焦点部分と非共焦点部分の両方が検出ユニット(80)に案内されることを特徴とする方法。 - 請求項16に記載の方法において、
試料(60)の高さプロファイルの測定のために、試料光(16)の検出された波長範囲において試料(60)の異なる画像が記録され、
各画像の画像点についての変調コントラストが測定され、
異なる画像の中の同じ位置を有する画像点から、変調コントラストが最も高い画像点が選択され、
試料(60)の高さ情報が、関連する波長範囲に応じて選択された画像点に割り当てられ、それぞれの高さ情報は異なる波長範囲の各々について事前保存されている
ことを特徴とする方法。 - 請求項16また17に記載の方法において、
検出ユニット(80)は試料面に抱合される平面内に配置され、
共焦点画像の生成のために、検出ユニット(80)の検出要素がデジタルダイアフラムとして使用され、共焦点画像を生成することを目的としてこれらの検出要素が使用され、その上に照明光(15)の焦点内にある試料領域が鮮鋭に結像される
ことを特徴とする方法。 - 請求項16〜18のいずれか1項に記載の方法において、
干渉計(70)、具体的にはLinnik干渉計により、試料光(16)の一部が調整可能な長さの基準光路(72)に案内され、その後、試料(60)に戻るように案内され、
試料(60)の表面上での照明光(15)と戻された試料光(16)との間の強め合う干渉が、試料(60)の高さプロファイルおよび基準光路(72)の長さに依存し、
基準光路(72)の長さが変化され、検出ユニットで最大の信号が受信される波長が選択され、
試料(60)の高さプロファイルが、事前に保存された数値を援用して基準光路(72)の選択された長さから判断される
ことを特徴とする方法。 - 請求項16〜19のいずれか1項に記載の方法において、
スペクトル分解能を改善するために、波長の選択が、検出ユニット(80)のスペクトルフィルタ手段と、光源(10)での波長選択ユニット(20)の両方を介して実現されることを特徴とする方法。 - 請求項16〜20のいずれか1項に記載の方法において、
試料(60)の第一の画像が記録され、その際、構造化要素(30)が光路内に位置付けられて構造化照明を生成し、
第一の画像の記録時に構造化照明で照明されなかった試料領域を検査するために第二の画像が記録され、その際、構造化要素(30)が光路内に位置付けられず、
試料画像が第一と第二の画像から計算される
ことを特徴とする方法。 - 請求項16〜21のいずれか1項に記載の方法において、
光軸を横切る試料面の測定分解能を改善するために、照明光(15)および/または試料光(16)の偏光符号化が行われ、
試料面内に横並びにある領域が異なる偏光状態の照明光(15)で照射されるか、または位置依存の試料光偏向が行われ、特定の偏光が、光軸を横切るその位置に応じて試料光(16)に加えられ、
試料光(16)が異なる偏光について別々に検出され、
試料面内の位置情報が、その偏光状態に応じて検出された試料光(16)に割り当てられる
ことを特徴とする方法。
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