JP2021131538A - 表面の相対アライメントを捕捉するための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】対象物（２）の実質的に１つの平面に延在する表面（２．１）の相対アライメントを捕捉するための方法を提供する。【解決手段】本発明では、光ビームの焦点（ｆ）が走査経路（１）に沿って案内され、表面（２．１）によって反射された光ビームの成分が捕捉され、走査経路（１）は、検出対物レンズ（５）の光軸（ｏＡ）に直交して延在するｘ−ｙ平面に対して実質的に平行に延在している。表面（２．１）の相対的な位置およびアライメントが反射成分に基づいて確認される。本発明によれば、表面（２．１）の法線（Ｎ）およびその相対アライメントが実際に確認され、かつ／または走査経路（１，１ａｘ）の走査中に焦点（Ｆ）が光軸（ｏＡ）の方向において移動されて、軸方向の走査軌跡または軸方向の走査経路（１ａｘ）が形成される。【選択図】 図３

Description

本発明は、独立請求項の前置部に従って表面の相対アライメントを捕捉するための方法に関する。

顕微鏡法、特に、共焦点顕微鏡法の分野では、観察されるか、または結像される対象物（サンプル）は、検出対物レンズに対して、例えば、焦点位置に対してアライメントされる。対象物を受け取る顕微鏡スライドまたは対象物を覆う透明な要素（以下、説明を簡単にするために両方ともカバースリップと呼ぶ）による反射は、対象物を水平にするために使用することができる。このような反射の識別は、例えば、カメラおよび共焦点レーザー走査顕微鏡の両方で行うことができる。

特許文献１は、対象物の少なくとも１つの層を捕捉するための装置および方法を開示している。その場合、反射層または対象物の界面の相対的な位置が確認され、その結果に基づいて観察ビーム経路が焦点合わせされる。

カバースリップが観察対物レンズまたは検出対物レンズの光軸に対して傾斜している場合、換言すれば、カバースリップの表面の法線と検出対物レンズの光軸とが互いに平行になるようにアライメントされていない場合、著しい収差が発生し得る。その場合、法線と光軸の互いに対する傾斜は、特に、高い開口数を有する検出対物レンズの場合には不利である。

従来技術から知られている解決策は、単に距離測定が行われるが、法線と光軸との相対アライメントが捕捉も、制御された方法で設定もされない、（自動）焦点合わせを行う。

独国特許出願公開第１０２４４６１８号明細書

本発明は、従来技術よりも改善された対象物の表面の相対アライメントを捕捉するためのさらなる可能性を提案するという目的に基づく。
この目的は、独立請求項の主題によって達成される。有利な展開は、従属請求項の主題である。

画像化された反射の非対称性の程度を存在する傾斜角の尺度として使用することができる手順の例を示す図である。 焦点Ｆの光ビームまたは走査経路１によって走査される（走査）軌跡を示す図である。 ｚ軸の方向における走査経路１に沿った焦点Ｆの運動の重ね合わせによりもたらされる軸方向の走査経路１ａｘを示す図である。 個々の横方向の走査角度φにわたるｚ方向（ｚ位置）における異なる位置での界面（表面２．１）の反射の強度プロファイルＩ_ｍａｘ１、Ｉ_ｍａｘ２を示す図である。 極値探索の結果の例を示す図である。 ａは、極値探索に基づく評価を示す図であり、ｂは、強度値の相関に基づく評価を示す図である。 ｚ方向の三角形運動を示す図である。 ほぼ鋸歯状または三角形のｚ運動を示す図である。 セグメント化されたｚスタックを示す図である。 本方法による構成を示す図である。

目的は、対象物の実質的に１つの平面内に延在する表面の相対アライメントを捕捉するための方法により達成される。この目的のために、光ビームの焦点が走査経路に沿って案内され、表面によって反射される光ビームの成分が捕捉される。ここで、走査経路は、検出対物レンズの光軸に直交して延在するＸ−Ｙ平面（横方向走査経路）に対して実質的に平行に延在する。実質的に平行な範囲は、平行から最大５度（５°）までの数秒角（ａｒｃｓｅｃｏｎｄｓ）の小さな偏差を含む。

捕捉された反射成分に基づいて、表面の相対的な位置およびアライメントが確認される。対象物、光線、検出対物レンズの光軸に対して共に定義される参照座標系を参照系として使用することができる。

本発明によれば、走査経路の少なくとも一部の捕捉された反射成分は、表面の相対的な位置に関して評価される。表面の法線およびその相対アライメントが確認される。代替的または追加的に、走査経路の走査中に、焦点を光軸の方向に移動させて、軸方向の走査軌跡または軸方向の走査経路に影響を与えることができる。

さらなる構成では、（個々の）法線の確認されたアライメントおよび検出対物レンズの光軸のアライメントが、それらの平行度に関して互いに比較される。表面の法線は、光軸に対して傾斜角だけ傾斜させることができる。傾斜または傾斜角は、光軸に直交する表面のアライメントに基づく。実際に発生する傾斜角は、１５分（１５′）を超えることが多く、６０分（６０′）の値を超えることもある。

結果として、表面の確認されたアライメントおよび焦点面の確認されたアライメントは、それらの平行度に関して互いに比較される。
表面は、少なくとも光ビームのスペクトル成分に対して少なくとも部分的に反射性を有する。本発明による方法では、特に、スライドまたはカバースリップの表面で発生する反射が使用される。後者は、特に、対象物がカバースリップ上に配置され、照明および／または検出がカバースリップを介して行われる逆システムに関連している。反射面は、例えば、スライドまたはカバースリップの界面とすることができる。表面は、対象物の外部表面である必要はないが、少なくとも部分的に外部表面を通過することもできる。

比較の結果は、走査経路の関連部分に関して保存することができ、例えば、その全体空間座標および／または相対的な空間座標に割り当てることができる。さらに、法線の確認されたアライメントおよび／または光軸のアライメントは、それぞれの場合において、走査経路の関連部分に割り当てられ、かつ互いに割り当てられて記憶され得る。

法線の傾斜角は、表面上のそれぞれの観察位置に依存することができ、表面全体の一般的な傾斜角を指定することはできない。従って、本方法の１つの構成では、法線は、表面に対して全体的にではなく、走査経路の個々の位置または一部に対して確認される。これは、例えば、表面がその範囲の領域にわたってのみ光軸に実質的に直交して延在する場合に当てはまる。そのような場合、方法のさらなる構成において、法線および光軸の比較または適合は、個々の領域に対して別々に実行される。

法線は、対象物の表面上の少なくとも２つのポイントに基づいて確認することができる。例えば、２つの反射の座標を使用して、それらの間に直線の接続線を仮想的に構築し、次に、その直線の接続線上に法線を構築することができる。さらなる構成では、光軸に対する表面の傾斜または法線の傾斜は、画像データに基づいて確認することができる。例えば、画像化された反射の対称性を判断することができ、非対称性の程度を、存在する傾斜角の尺度として使用することができる。このような手順の例を図１ａから図１ｃに示す。これらは、例えば、開口数（ＮＡ）が０．９５の空気対物レンズについて、その点広がり関数（ＰＳＦ）による画像平面内の点光源の結像を示している。図１ａでは、ＰＳＦが対称的に画像化されており、これにより、表面のアライメントが光軸に直交し、かつ傾斜角が０分（０′）または０度（０°）であるという結論を導き出すことができる。図１ｂに示されているＰＳＦは、明確な非対称性を示している。様々な傾斜角での多数の点広がり関数の参照測定に基づいて、１０分（１０′）の傾斜角を推定することができる。図１ｃの非対称性はさらに顕著である。２０分（２０′）の傾斜角が存在する。０分（０′）の傾斜角に対する捕捉された強度の減少は７５％である。これは、光ビームの元の強度の４分の１のみが捕捉されることを意味する。

比較によって得られた各結果を使用して、対象物２またはカバースリップ２（図１０）を保持し、かつ制御された方法で変位可能なサンプルステージ３を作動させるための制御コマンドを生成することができる。この目的のために、例えば、コンピュータの形態の評価ユニット４を設けることができ、それによって、顕微鏡８の検出対物レンズ５の光軸ｏＡの位置およびアライメントに関連するデータと法線Ｎの位置およびアライメントに関連するデータとが比較される。制御コマンドは、対応して構成された制御ユニット６、例えば、対応して構成されたコンピュータによって生成することができる。評価ユニット４および制御ユニット６は互いに組み合わせることができる。

有利には、サンプルステージ３、特に、その作動手段７は、法線Ｎおよび光軸ｏＡがカバースリップ２の表面２．１の現在観察されている位置または一部において互いに平行に整列されるように、制御コマンドによって作動される。走査経路１は、ｘ−ｙ平面に対して実質的に平行である。

本方法の１つの有利な構成では、走査経路の走査中に、検出対物レンズの焦点が光軸の方向に、従って、例えば、デカルト座標系のｚ軸の方向に移動する。この焦点変位の結果として、走査経路は、ｘ−ｙ平面に対して傾斜して延在し、例えば、１点（図示せず）においてｘ−ｙ平面と交差する。このようにして得られた、ｘ−ｙ平面に対して斜めまたは傾斜した走査経路のプロファイルによって、ｚ軸方向（ｚ方向）の位置が変化した場合に、反射が発生している位置、または走査経路１に沿った反射の最大値の位置を探索することが可能となる。代替的に、対象物２は、焦点Ｆに対して変位させることができる。

焦点は、レーザー走査型顕微鏡（ＬＳＭ）またはそのスキャナを使用して走査経路に沿って案内することができる。ここで、焦点を案内すると同時に、その現在の座標を確認して保存することが可能である。対象物の画像は、表面の位置およびアライメントが確認された後、検出対物レンズによって続いて検出することができる。

本方法の有利な展開では、光ビームは、走査経路がｘ−ｙ平面において閉鎖された曲線を描くように案内される。換言すると、走査経路のプロファイルは、上面からの観察において少なくとも一度は走査経路自体に接触するか、または交差する。ここで、閉鎖された曲線は、例えば、円、楕円、矩形、三角形、または自由に選択された形状とすることができる。

ｚ軸方向における焦点変位の構成を閉鎖された曲線としての走査経路の構成と組み合わせると、走査経路の形状がｚ軸方向において渦巻き状（ｈｅｌｉｘ）または螺旋状（ｓｐｉｒａｌ）のような形状となる。ｚ軸の方向における規則的な走査経路の形状を達成するために、ｘ−ｚ平面および／またはｙ−ｚ平面における走査経路は、同様に、規則的な閉鎖された曲線、例えば、円、楕円または矩形を描くことができる。前記曲線の走査運動を重ね合わせることにより、走査経路の渦巻き状または螺旋状の形状が生成される。焦点は、有利には、ｘ−ｙ平面内に走査経路を生成するための少なくとも１つのスキャナと、ｚ軸の方向における走査経路を生成するための１つのスキャナとによって案内される。

方法のさらなる構成では、ｘ−ｙ平面内および／またはｙ−ｚ平面内の閉鎖された曲線は不規則であり得、例えば、台形の形状または別の形状を有し得る。このような場合、例えば、螺旋状の形状のピッチが異なり、かつ／またはｘ軸および／またはｙ軸の方向における個々の偏向が変化する、走査経路の不規則な渦巻き状または螺旋状の形状が得られる。このような方法の構成により、表面の特殊な形状に柔軟に対応することが可能になる。

本方法の前述した構成の１つを用いて、座標系に関して、および／または検出対物レンズの光軸に対して対象物の表面のアライメントを絶対項（ａｂｓｏｌｕｔｅ ｔｅｒｍｓ）において確認および設定することが有利には可能である。

本発明の改良において、既に上記で説明したように、焦点は、走査経路の走査中に光軸の方向に移動させることができ、あるいは焦点とカバースリップとの間のｚ方向における相対的な動きを生じさせることができる。光軸と表面の法線とのアライメントの比較は、任意選択である。

軸方向の走査経路は、ｘ−ｙ面内の高速移動（例えば、５０Ｈｚ〜６００Ｈｚの範囲から選択される走査周波数）と、ｚ方向における低速移動（例えば、０．５Ｈｚ〜１０Ｈｚの範囲から選択される）とを含むヘリカル走査軌跡（軸方向の走査軌跡とも呼ばれる）から構成することができる。表面の相対的な位置およびアライメントは、光ビームの捕捉された反射成分に基づいて確認される。

表面の傾斜に関する測定感度を最適化するために、走査経路は、円形の走査軌跡またはほぼ矩形の走査軌跡とすることができ、かつ効率的な方法の性能の要件を考慮して、可能な限り大きな面積をカバーすることができる。ここで、矩形の走査軌跡は、基本的な円形の走査周波数の高調波のスペクトル合成によって構成することができる。

軸方向の走査軌跡は、局所的および／または間欠的にほぼ線形とすることができるか、または軸方向の走査軌跡に沿った動きは、間欠的にほぼ線形とすることができる。これは、軸方向の走査経路が基本的なｚ走査周波数の高調波のスペクトル合成によって構成されているという事実によって、達成することができる。

前述の構成の各々において本発明による方法を使用して、表面の相対的な位置およびアライメントを確認することができる。焦点の識別された反射は、この目的のために使用される。軸方向、即ち、ｚ軸の方向と、ｘ軸およびｙ軸の方向との両方における焦点の現在の位置が分かることにより、表面の相対的な位置および方向を正確に定義することができる。この情報から展開して、表面の傾斜角は、表面全体（＝全体的）について、または表面の現在観察されている位置または一部（＝局所的）について確認することができる。

確認されたデータおよび生成された制御コマンドは、手動調整を補助するために使用することができ、かつ自動調整のために代替的に使用することができる。代替的に、手動で粗調整を行うこともできる。続いて、制御コマンドに基づいて微調整を自動的に実行することができる。

異なる位置における表面のプロファイルが分かることにより、さらに、現在観察されている位置に応じて、検出対物レンズの焦点追跡が可能になる。
最大許容傾斜、即ち、最大許容傾斜角の順守は、対物レンズのデータ、使用され得る任意の浸漬媒体、および／またはキャリアの形状を考慮して監視することができる。許容傾斜角の超過は、音響信号および／または視覚信号により伝達することができる。

表面の凹凸が原因で、異なる位置での法線のアライメントを連続的に追跡することができない場合、特定の位置における法線のアライメントの知識を画像データの計算上の補正に使用することができる。

さらに、偏差を補正するための制御コマンドを生成したり、または表示したりすることができる。光軸と法線との確認された偏差が許容可能な許容限界内に収まる程度に、確認された偏差を補償するために、例えば、作動機構をどの作動方向に、どのような作動絶対値で作動されればよいかを、顕微鏡の使用者のために、具体的にディスプレイ上に表示することが可能である。このようにして、サンプルキャリアのアライメントの補助補正を行うことができ、その成功を連続的または時間的間隔でチェックすることができる。調整が正常に実行されたことを、信号によりユーザに確認することができる。ユーザに対するこのような指導は、例えば、反射画像のみに基づく補正は、例えば、走査方向、作動機構の空間配置、ねじ山のピッチおよびねじ山の方向に関する詳細な知識を必要とし、かつ経験豊富なユーザのみが実行することができるので、特に有利である。従って、補助補正により、使いやすさおよび操作性が大幅に向上する。

法線と光軸のアライメントに関する知識、および両方の適応程度に関する知識をさらに考慮に入れて、例えば、コマ収差または他の収差を計算することができる。これらの誤差は、任意選択的に、特に、検出対物レンズのビーム経路内にあるアルバレス（Ａｌｖａｒｅｚ）プレートまたは補償光学要素によって低減するか、または補償することができる。

本方法のさらなる構成を、図１および図１０ならびにさらなる図を参照して以下に説明する。
本方法の１つの構成において、焦点Ｆの光ビームまたは走査経路１によって走査される（走査）軌跡は、ｘ−ｙ平面において単に例として示される閉鎖された曲線を示す（図２）。上記の軌跡は、ｘ軸の方向における動きと、ｘ軸の方向に直交するｙ軸の方向における動きとから構成される。走査経路１によって包囲される領域は、有利には、カバースリップの表面の可能な限り大きな部分をカバーする（いずれも図示されていない）。走査角度φは、例えば、走査経路１の中心Ｍを中心として、ｙ軸の方向を指す直線の基準線（破線）と、走査経路１上の焦点の現在の位置を指す矢印（横方向の走査角度）との間で示される。

横方向の走査経路１は、例えば、以下のように記述することができる。
ｘ（ｔ）＝Ａ_ｘｙｃｏｓ２πａｔ
ｙ（ｔ）＝Ａ_ｘｙｓｉｎ２πａｔ
または
ｘ（ｔ）＝Ａ_ｘｙ（９ｃｏｓ２πａｔ−ｃｏｓ６πａｔ）／８，
ｙ（ｔ）＝Ａ_ｘｙ（９ｓｉｎ２πａｔ＋ｓｉｎ６πａｔ）／８によって記述することができる。

ここで、ａ＝基本的なｘｙ軌跡の周波数または走査周波数
Ａ_ｘｙ＝対象物空間における横方向の振幅項
光ビームを発散させるために使用されるスキャナ（図示せず）の非理想的な挙動の計算上の歪み補正および／または非理想的な挙動を考慮に入れることは、光ビームの偏向の制御中または捕捉されたデータの評価中のみにおいて事前に実施することができる。この目的のために、例えば、光学システムおよび／または機械的システムの既知の群遅延または既知のシステム挙動（システム応答）を考慮に入れることができる。

ｘ−ｙ平面内での走査は、有利には、例えば、５０Ｈｚ〜６００Ｈｚの範囲の適度な周波数で行われる。さらに、システム応答が既知であれば、即ち、走査動作の生成に関与する機械部品および／または光学部品の特性が、既知であり、かつ捕捉された画像データの評価において考慮されていれば、歪みを補正することができる。

ｚ軸方向における走査動作はさらに低い周波数で実行される。これは、例えば、０．５Ｈｚ〜１０Ｈｚの範囲にある。制限された軸方向ダイナミクスおよび寄生ニックモード（ｐａｒａｓｉｔｉｃ ｎｉｃｋ ｍｏｄｅｓ）などの測定エラーにつながる副次的影響が、この場合、有利に低減される。

ｚ軸の方向における動き（ｚ運動）は、好ましくは、ｘ−ｙ走査と同期する動きであり、かつ一方向または双方向とすることができる。例えば、空間的および時間的に整合した運動プロセスの場合に、ｘ−ｙ平面内の走査経路１に沿った焦点Ｆの運動を、ｚ軸ｚの方向における走査経路１に沿った焦点Ｆの運動に重ね合わせると、図３の側面図に例として示すように、螺旋状の形状が結果として生じる軸方向の走査経路１ａｘがもたらされる。

ｚ運動は、ほぼ鋸歯状または三角形とすることができ（図８を参照）、かつ好ましくは、より高い周波信号成分を回避しつつ実行される。このようなｚ運動の例は次のとおりである。

ｚ（ｔ）＝Ａ_ｚ（０．７８４ｃｏｓ２πｂｔ＋０．０６５ｃｏｓ６πｂｔ＋０．０１１ｃｏｓ１０πｂｔ）
または、
ｚ（ｔ）＝Ａ_ｚ（０．７６２ｃｏｓ２πｂｔ＋０．０４７ｃｏｓ６πｂｔ）
ここで、ｂ＝基本的なｚ軌跡周波数
Ａ_ｚ＝軸方向またはｚ方向における振幅項
ここで、三角Ｚ作動及び直接制御可能なアクチュエータを使用、または
ｚ（ｔ）＝Ａ_ｚ（１−２（ｂｔ−［ｂｔ］））
ここで、［…］−一定速度で運動可能なアクチュエータに関する丸め演算子（ここでは、三角形関数を使用した例、図８）。

焦点Ｆの現在の位置は、光ビームの現在のアライメントおよび焦点合わせによって既知である。この知識に基づいて、現在の起点または捕捉された反射を確認することができる。

捕捉された走査値は、例えば、以下に説明するように求めることができる。捕捉された走査値はグループに配置される。この目的のために、横方向走査の走査値をｘ−ｙ平面に分割し、個々のｚ平面に分割し、個別のｚスタックｋ→Ｉ（φ，ζ，ｋ）（ｋ＝［１，２］）にセグメント化することもできる（例えば、図９参照）。双方向ｚ走査（図５）の場合、ｚスタックがｚ位置Ｉ_ｏｕｔ（φ，ζ，［ｋ＝２，４，．．．］）＝Ｉ_ｉｎ（φ，ζ_ｅｎｄ：１，［ｋ＝２，４，．．．］）に関して１つおきに反転される。曲線Ｉは、φにわたる動きのｘ成分を示し、ＩＩは、φにわたる動きのｙ成分を示し、ＩＩＩは、最大値のｚ位置を示す（図５）。

極値探索（変形例１、図６ａ）または強度値の相関（変形例２；図６ｂ）に基づく評価ユニットを使用して、さらなる評価を行うことができる。
変形例１（図６ａ）としての極値探索に基づく評価は、以下のステップａ）からｄ）のうちの少なくとも１つを含む。ステップａ）は、走査角度φに依存して、ｚ方向に沿った最大値の探索に関する。図４に例が示されている。図４は、個々の横方向の走査角度φにわたるｚ方向（ｚ位置）における異なる位置での界面（表面２．１）の反射の強度プロファイルＩ_ｍａｘ１、Ｉ_ｍａｘ２を示している。強度プロファイルＩ_ｍａｘ１、Ｉ_ｍａｘ２は、分離線（破線）を使用した例として示されているように、上方への動きと下方への動きによって区別され、かつ左領域および右領域において示されている。図４での第１の反射の強度プロファイルＩ_ｍａｘ１は、第２の反射の強度プロファイルＩ_ｍａｘ２よりも顕著に高い強度を有している。より一般的には、指定強度プロファイルＩ（φ_ｎ、ζ、ｋ_ｎ）またはＩ（φ、ζ）を選択することができる。

最大値の位置は、以下の方法により、ｚ走査の勾配に基づく方法よりもより高い精度で確認することができる。この目的のために、例えば、以下の方法を使用することができる。

ｉ）関数を用いた回帰、当てはめ、または補間、およびその関数の最大値を確認すること、または
ｉｉ）最大値付近の重心を確認すること。これにより、異なるｚスタック（ｉ＝１、２、…、ｎであるｋ_ｉ）に対する横方向の走査角度φにわたるｚ位置が得られる。

ステップｂ）において、２つの直交する方向（例えば、ｘ，ｙ）における傾斜は、ｘ方向およびｙ方向（ｘ，ｙ（φ））における公称の横方向の偏向との相関によって確認される。結果として得られる相関係数から、２つの方向における関連する傾斜角を確認することができる。

ステップｃ）において、カバースリップ反射のオフセットまたは位置が、カバースリップ反射のｚ位置の平均から算出される。
ステップｄ）において、双方向ｚ走査の場合の２つのｚスタック間のオフセットが、２つの連続するｚスタックのｚオフセット間（例えば、ｋ＝１、２の間）の差として計算することができる。このようにして、とりわけ、アウトバウンド方向およびリターン方向におけるｚスタック間の位置の差を補償することが可能である。

強度値の相関による評価（変形例２）は、図６ｂにおける概略フローチャートとして示されている。傾斜の確認は、横方向の走査角度φにわたるｚ強度プロファイルＩ（φ_ｉ、ζ、ｋ_１）の相関を含む。次に、全ての走査角度φについて最大相関（＝絶対値での最大相関係数）の位置が計算される。ｉ）関数を用いた回帰、当てはめ、または補間、およびその関数の最大値を確認する方法、またはｉｉ）最大値付近の重心を確認する方法のうちの方法の少なくとも１つを使用することによって、最大値の位置を、ｚ走査の勾配に基づく位置よりも高い精度で確認することができる。これにより、異なるｚスタック（ｋ_ｉ）に対する横方向の走査角度φにわたるｚ位置が得られる。

次のステップでは、２つの直交する方向（例えば、ｘ，ｙ）における傾斜が、ｘ方向およびｙ方向における公称横方向の偏向（ｘ，ｙ（φ））との相関によって計算される。結果として得られる相関係数から、２つの方向における角度を確認することができる。

重心は、例えば、極値探索（変形例１）により求めることができる。極値探索の結果の例が図５に視覚化されている。図５では、２つの反射の特定の位置が実線で示されている。それらが相関している横方向位置（ｘ，ｙ）の目的関数（基底関数）は、ｘ位置に関して関数Ｉとして、ｙ位置に関して関数ＩＩとして破線で図示されている。極値探索の結果とのそれらの相関から、ｘ方向およびｙ方向それぞれにおける角度が得られる。

確認された許容できない傾斜の補正または水平化は、ｙ軸および／またはｘ軸を中心とした制御された傾動によって実行される。機械的な傾斜軸は、走査座標系に対応する必要はない。従って、補正または水平化は、結果として生じる動きを表すことができる。

さらに、捕捉された反射に対する走査経路１，１ａｘの位置、即ち、表面２．１に対する位置を確認することができる（オフセット）。この情報は、その後、特に、ｚ軸方向の焦点追跡に使用することができる。

ｚ観察領域の動的追跡は、特に、法線Ｎを設定するためのアクチュエータ（例えば、顕微鏡スライドまたはカバースリップ２をアライメントすることが可能であるサンプルステージ３またはサンプルホルダの作動手段７）が、走査経路１，１ａｘから離れた位置に配置されている場合に有利である。この場合、法線Ｎのアライメントを補正する際には、所望の傾斜のみならず、軸方向の変位も発生する。この軸方向の変位は、焦点追跡によって補償することができる。

任意選択的に、ｚ方向の三角形運動（双方向ｚ走査、図７を参照）の場合、ｚスキャナの群遅延を確認することも可能である。群遅延の知識は、有利には、その補償を可能にする。このようにして、ｚスキャナまたはｚアクチュエータの慣性によって発生するｚ位置のオフセットを補償することができる。

ある期間にわたるｚ方向（Ｓｚ）における三角形運動は、ｘ−ｙ平面（ＳｘおよびＳｙで示される）における重ね合わせ走査とともに図７に例として示されている。
作動手段７の正確な位置と、作動経路長、可能な最短作動経路、作動精度、およびねじ山の場合はピッチ、ねじ山の方向、および／またはねじ山の遊びなどのパラメータとが既知である場合、制御コマンドを生成することができる。制御コマンドは、作動手段７による自動作動を意図することができ、この目的のために、例えば、適切な機械言語で生成される。制御コマンドは、追加的または代替的に、ユーザに対する指示の形で生成され、かつユーザが利用できるようにすることもできる。従って、既存の作動要素のうちのどの作動要素を作動させる必要があるかを示し、かつ例えば、作動方向および作動経路長に関して変更する必要がある現在の設定をユーザに示すことが可能である。

また、例えば、数値、カラースケール、カラーコード、および／または（アニメーション化された）グラフィックスの形（例えば、バーの形）で、実行すべき設定をユーザに視覚的に表示することも可能である。さらに、音響情報を使用して、ユーザに偏差を通知することができる。例えば、伝達される情報に従って、異なる作動方向に対してトーンピッチ、音量、および／または音響コードを変調することが可能である。

１…走査経路
１ａｘ…（ｚ方向における）軸方向の走査経路
２…対象物、カバースリップ
２．１…（対象物２の／カバースリップ２の）表面
３…サンプルステージ
４…評価ユニット
５…検出対物レンズ
６…制御ユニット
７…作動手段、作動モータ
８…顕微鏡
Ｉ_ｍａｘｎ…強度プロファイル
ｋ…繰り返し記録されたｚ走査の時間インデックス
Ｍ…横方向の走査経路の中心
Ｎ…法線
ｏＡ…光軸
ｔ…走査の時間ポイント
ｘ，ｙ，ｚ…座標軸／ｘ、ｙ横方向の座標位置、ｚ軸方向の座標位置
Ｉ…φにわたる動きのｘ成分
ＩＩ…φにわたる動きのｙ成分
ＩＩＩ…最大値のｚ位置
φ…横方向の走査角度
ζ…軸方向の走査位置（ｚ方向）

Claims (12)

1. 対象物（２）、特に、カバースリップ（２）の実質的に１つの平面内に延在する表面（２．１）の相対アライメントを捕捉するための方法であって、
   光ビームの焦点（Ｆ）が走査経路（１）に沿って案内され、前記表面（２．１）によって反射された光ビームの成分が捕捉され、前記走査経路（１）は、検出対物レンズ（５）の光軸（ｏＡ）に直交して延在するｘ−ｙ平面に対して実質的に平行に延在しており、
   前記表面（２．１）の相対的な位置およびアライメントが、反射成分に基づいて確認され、
   前記表面（２．１）の法線（Ｎ）およびその相対アライメントが実際に確認され、かつ／または前記走査経路（１）の走査中に前記焦点（Ｆ）が前記光軸（ｏＡ）の方向において移動されて、軸方向の走査軌跡または軸方向の走査経路（１ａｘ）が形成されることを特徴とする方法。
2. 前記法線（Ｎ）の確認されたアライメントと前記検出対物レンズ（５）の前記光軸（ｏＡ）のアライメントとが、それらの平行度に関して互いに比較されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 比較の結果が記憶され、前記表面（２．１）の関連部分に割り当てられることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 比較の結果として、前記対象物（２）を保持し、かつ制御された方法で調整可能なサンプルステージ（３）を作動させるための制御コマンドが生成されることを特徴とする、請求項２または３に記載の方法。
5. 前記表面（２．１）の前記法線（Ｎ）と前記光軸（ｏＡ）とが前記表面（２．１）の現在観察されている位置および／または一部において互いに平行に整列されるように、前記サンプルステージ（３）が制御コマンドによって作動されることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. 前記走査経路（１，１ａｘ）の走査中に、前記焦点（Ｆ）が前記光軸（ｏＡ）の方向において移動されるか、または前記対象物（３）が前記焦点（Ｆ）に対して移動されることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記走査経路（１，１ａｘ）が、前記ｘ−ｙ平面内で閉鎖された曲線を描くことを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記走査経路（１ａｘ）が、前記ｘ−ｙ平面に直交する平面内で閉鎖された曲線を描くことを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記走査経路（１）が、円形走査またはほぼ矩形の横方向の走査軌跡として横方向に具現化されることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記矩形の横方向の走査軌跡が、基本的な円形走査周波数の高調波のスペクトル合成によって構成されることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
11. 前記軸方向の走査経路（１ａｘ）が、局所的に線形であることを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 前記軸方向の走査経路（１ａｘ）が、基本的なｚ走査周波数の高調波のスペクトル合成によって構成されることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。

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