确定物体在光学装置的光束路径中的位置制造方法及图纸

为确定物体(100)平行于光学装置(1)的光学轴(120)的位置，从第一照射方向(210‑1)及从第二照射方向(210‑2)照射所述物体(100)，且在每一种情况中获取图像(230‑1、230‑2)。基于所述图像(230‑1、230‑2)中所述物体的成像位置(220‑1、220‑2)之间的距离(250)来确定所述物体(100)的所述位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】确定物体在光学装置的光束路径中的位置
各种方面涉及一种用于确定物体平行于光学装置的光学轴的位置的方法及一种对应装置。
技术介绍
出于各种原因，可希望确定将被成像物体平行于光学装置的光学轴的位置(z位置)。例如，通过已知的z位置，可在光学装置的焦平面内最优地对物体进行定位，以便能够为物体产生特别清晰的图像。倘若物体是垂直于光学轴而延伸，则可希望为物体在垂直于光学轴上的不同点确定z位置，以便能够对相关图像区段进行聚焦。还可希望通过光学技术来收集物体的高度轮廓。举例来说，现有技术容许通过以不同参考位置对物体进行定位来确定z位置。接着，借助于物体在不同参考位置处的清晰度，可评定物体是否处于焦平面中。然而，确定物体的清晰度常常可能是仅以有限的准确度而进行。出于此原因，此种先前已知的技术可能是相对不准确的。此外，已知用于确定z的干涉技术。此类技术能够在对z位置的确定中实现相对高的准确度；然而，对应装置可能是相对复杂且昂贵的。
技术实现思路
因此，需要一种改进的技术来确定物体平行于光学装置的光学轴的位置。具体来说，需要可相对简单地在光学装置中实施(即，不需要对这些光学装置进行结构性修改或仅需作轻微修改)且能够使对位置的确定具有相对高准确度的技术。此目标通过独立权利要求项来实现。从属权利要求项界定多个实施例。根据第一方面，本申请涉及一种用于确定物体平行于光学装置的光学轴的位置的方法。所述方法包括从第一照射方向照射所述物体并在所述照射期间获取所述物体的第一图像。所述方法进一步包括从第二照射方向照射所述物体并在所述照射期间获取所述物体的第二图像。所述方法进一步包括确定所述第一图像中及所述第二图像中所述物体的两个成像位置之间的距离。所述方法进一步包括基于所述距离来确定所述物体平行于所述光学轴的位置。换句话说，可因此循序地从第一照射方向及第二照射方向照射所述物体，并在每一情况中获取所述物体的图像。具体来说，所述第一照射方向及/或所述第二照射方向可与光学装置的轴(光学轴)形成夹角，沿着所述轴，理想化的光线不发生偏离或仅发生轻微偏离。在此种情况中，如果物体不处于光学装置的焦平面中，则可使对应图像中物体的成像位置移位。通过相对于第一照射方向及第二照射方向来确定所述距离，可得出关于位置的结论。在简单模型中，可通过相对于照射方向对视差的修改来解释此种效应。在此种情况中，对位置的确定可意指：对位置的定量确定，例如相对于焦平面或相对于光学装置的另一适合参考系进行；及/或对位置的定性确定，例如关于是否已达到平行于光学轴的特定预定位置(例如焦平面)这一标准进行。举例来说，可使第一照射方向的特征在于相对于光学轴成第一夹角，且使第二照射方向的特征在于相对于光学轴成第二夹角。确定物体的位置的步骤可进一步基于第一夹角及第二夹角。在此种情况中，具体来说，可实现：确定物体的位置的步骤进一步包括：借助于第一夹角、第二夹角与距离之间的三角关系，相对于光学装置的焦平面来对物体的位置进行定量。通过此种方法，可例如仅基于第一图像及第二图像来对物体平行于光学轴的位置进行相对准确的确定。具体来说，例如，可无需针对物体平行于光学轴的不同参考位置来为物体获得一系列不同的图像。换句话说，可仅借助于以不同照射方向获得的图像来确定物体的位置；可无需使物体在机械上平行于光学轴移位。此可容许特别快速且准确地确定所述位置。此可容许特别简单地实施对应测量过程。举例来说，相比于传统的光学装置(例如显微镜装置)，可仅对光学装置的照射装置进行修改；例如，可使光学装置的检测装置保持不变。然而，所述方法也可进一步包括以平行于光学轴的不同参考位置来对物体进行定位。所述方法可例如包括：对于平行于所述光学轴的所述参考位置中的每一个，从所述第一照射方向照射所述物体并获取所述第一图像，且从所述第二照射方向照射所述物体并获取所述第二图像，且确定所述距离。接着，所述确定所述物体的所述位置的步骤包括：对于所述不同的参考位置，使所述距离最小化。在此种情况中，具体来说，可定性地确定所述物体平行于光学轴的位置。举例来说，对于其中距离最小的情况，可假设平行于光学轴的对应参考位置处于焦平面中或靠近焦平面。举例来说，可使用两个、三个或更多参考位置。原则上，也可根据参考位置来调适照射方向。还可作出针对不同参考位置从多于两个照射方向获取多于两个图像的规定。这样一来，可确定多个成像位置，或者可获得冗余信息，以使得可进行特别准确的位置确定。尤其在其中物体具有某一周期性或是周期性结构的情形中，这样一来，可特别准确地确定所述位置。一般来说，例如在确定出物体的位置之后，可根据已被确定的位置来驱动光学装置的聚焦单元，以将物体定位在光学装置的焦平面中。这样一来，可对物体实施特别快速、可靠且准确的聚焦。随后，可接着获取具有特别高质量的物体图像。可采用各种技术来确定距离。举例来说，对距离的确定可包括：确定第一图像中物体的第一参考点及确定第二图像中的第二参考点。可确定第一参考点与第二参考点之间的距离。第一参考点及第二参考点可对应于物体的特定部分。可通过适当地选择参考点来特别准确地确定所述距离。一般来说，对适合参考点的选择并不受到特别限制。具体来说，可希望选择可在第一图像及第二图像两者中以相对高的可靠性及准确度找到并确定的参考点。被确定的位置的准确度则可以是相对高的。举例来说，可设想出的参考点是：物体的显著特征；界标；机器可读标志；由用户确立的点；等。如果物体垂直于光学轴具有显著的延伸范围，则对参考点的选择可对物体中要被确定位置的部分具有影响。在其中物体具有显著高度轮廓的情形中，此可为特别重要的。这是因为接着可会出现其中对物体的一部分进行聚焦会引起使物体的另一部分散焦的情形。在此种情况中，可希望产生所谓的聚焦图，即，关于物体位置的例如垂直于光学轴具有位置分辨率的信息。举例来说，可针对多对第一参考点与第二参考点来实施对距离的确定。接着，可基于所述多对第一参考点与第二参考点以在垂直于光学轴的平面中具有位置分辨率的方式来实施对物体位置的确定。这样一来，可例如将物体的个别部分谨慎地定位在光学装置的焦平面中。在样品垂直于光学轴而延伸的情况中，此可为特别理想的。通常，对物体平行于或沿着光学轴的位置的确定准确度与对第一图像中及第二图像中物体的成像位置之间的距离的确定准确度相关。此意味着：可希望特别准确地确定成像位置之间的距离。举例来说，可通过选自以下群组的技术来确定所述距离：界标识别；确定第一图像中及/或第二图像中物体的光学形心；用户输入；像差校正。举例来说，通过将例如光学装置的照射装置中及/或光学装置的检测器光学元件中先前已知的像差考虑在内，可考虑到第一图像及第二图像中可能会对物体的成像位置引起位移的失真。接着，可补偿或在计算上减小位移，且可特别准确地确定实际的距离。根据另一方面，本申请涉及一种光学装置。所述光学装置适以确定物体平行于所述光学装置的光学轴的位置。所述光学装置包括照射装置。所述照射装置适以从第一照射方向及从第二照射方向照射所述物体。所述光学装置进一步包括检测器，所述检测器适以在从所述第一照射方向照射期间获取所述物体的第一图像。所述检测器进一步适以在从所述第二照射方向照射期间获取所述物体的第二图像。所述光学装置进一步包括计算单元，所述计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定物体(100)平行于光学装置(1)的光学轴(120)的位置(150)的方法，所述方法包括：‑从第一照射方向(210‑1)照射所述物体(100)，并在所述照射期间获取所述物体(100)的第一图像(230‑1)，‑从第二照射方向(210‑2)照射所述物体(100)，并在所述照射期间获取所述物体(100)的第二图像(230‑2)，‑确定所述第一图像(230‑1)中及所述第二图像(230‑2)中所述物体(100)的两个成像位置(220‑1、220‑2)之间的距离(250)，‑基于所述距离(250)来确定所述物体(100)平行于所述光学轴(120)的位置(150)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.10 DE 102014109687.81.一种用于确定物体(100)平行于光学装置(1)的光学轴(120)的位置(150)的方法，所述方法包括：-从第一照射方向(210-1)照射所述物体(100)，并在所述照射期间获取所述物体(100)的第一图像(230-1)，-从第二照射方向(210-2)照射所述物体(100)，并在所述照射期间获取所述物体(100)的第二图像(230-2)，-确定所述第一图像(230-1)中及所述第二图像(230-2)中所述物体(100)的两个成像位置(220-1、220-2)之间的距离(250)，-基于所述距离(250)来确定所述物体(100)平行于所述光学轴(120)的位置(150)。2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一照射方向(210-1)的特征在于相对于所述光学轴(120)成第一夹角(251-1)，其中所述第二照射方向(210-2)的特征在于相对于所述光学轴(120)成第二夹角(251-2)，其中所述确定所述物体(100)的所述位置(150)的步骤是进一步基于所述第一夹角(251-1)及所述第二夹角(251-2)。3.如权利要求2所述的方法，其中所述确定所述物体(100)的所述位置(150)的步骤进一步包括：-借助于所述第一夹角(251-1)、所述第二夹角(251-2)及所述距离(250)之间的三角关系，相对于所述光学装置(1)的焦平面(160)对所述物体(100)的所述位置(150)进行定量。4.如权利要求1所述的方法，其中所述方法进一步包括：-以平行于所述光学轴(120)的不同参考位置来对所述物体(100)进行定位，其中所述方法包括：对于平行于所述光学轴(120)的每一所述参考位置，从所述第一照射方向(210-1)照射所述物体(100)并获取所述第一图像(230-1)，且从所述第二照射方向(210-2)照射所述物体(100)并获取所述第二图像(230-2)，且确定所述距离(150)，其中所述确定所述物体(100)的所述位置(150)的步骤包括：-对于所述不同参考位置，使所述距离(250)最小化。5.如前述权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：L斯托普，C胡泽曼，M斯蒂克，
申请(专利权)人：卡尔蔡司显微镜有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE