显微镜制造技术

介绍了一种显微镜(10)，其具有用于进行聚焦过程的自动聚焦系统(11)，该自动聚焦系统带有用于摄取第一图像(16a)的设置在第一输出光路(12a)中的第一图像传感器(14a)和用于摄取第二图像(16b)的设置在第二输出光路(12b)中的第二图像传感器(14b)。在此，所述自动聚焦系统(11)被构造成基于由所述第一图像传感器(14a)摄取的所述第一图像(16a)的和由所述第二图像传感器(14b)摄取的所述第二图像(16b)的那些对照值来求得对照差，并基于所求得的对照差来调节清晰平面(20)相对于物体平面(22)的相对位置，其中，第一和第二图像(16a、16b)分别包含由分别被构造成平面传感器的第一和第二图像传感器(14a、14b)提供的图像信息。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】显微镜
本专利技术涉及一种带有自动聚焦系统的显微镜，该自动聚焦系统带有用于摄取第一图像的设置在第一输出光路中的第一图像传感器和用于摄取第二图像的设置在第二输出光路中的第二图像传感器。
技术介绍
就已知的有源的自动聚焦系统而言，把辅助结构或辅助光束投影到待检查的物体的表面上，并评价反射光束。辅助结构在此通常与观察件同轴地映射。但为了使得该辅助结构适合于观察件的大的放大范围，必须借助附加的光学机构使得投影适配于相应的物镜场。相反，辅助光束通常近轴地例如借助于三角测量予以投影。为此，大多采用激光光源或发光二极管(LED)。相应的方法也叫激光自动聚焦法或LED自动聚焦法。但为此也需要繁琐的准直和成像光学机构。此外，在近轴地成像时，为了探测和评价，大多需要第二光学机构。这两个光学机构的相互对准影响了聚焦的精确度。为了对于观察者来说不影响物体的成像，往往采用超出可见光谱的通常处于IR(红外)频带内的波长。然而大多数显微镜被设计应用在可见波长范围内。在此，例如借助于复消色差物镜进行色彩矫正。在已知的方法中，对于IR辅助光束，这导致成像的纵向色差，纵向色差又体现在相距由观察者感觉到的焦点位置的“偏移量”。通过“前移”可以矫正这种偏移量。然而对于模块化的结构或连续的变焦系统而言，这种设计变得繁琐，并且会导致误操作或功能错误。通过与波长有关的进入深度，特别是在半导体情况下，产生与物体有关的偏移量，这种偏移量不能矫正，或者只能分别针对一种物体予以矫正。所有有源的自动聚焦系统的可靠性都与待检查的物体的反射特性有关。由此特别是在近轴投影时，在物体成像与投影的辅助光束或投影的辅助结构之间会出现明显的差异。这在聚焦时导致偏差，在极端情况下导致彻底失灵。图5～7示出根据现有技术的显微镜的不同设计。在图5中示出了无自动聚焦系统的带数字图像摄取的显微镜的一种设计。在图6中示出无自动聚焦系统的带视觉观察的显微镜的一种设计。在图7中示出显微镜的一种设计，其带有在图像侧恒定的数值孔径，进而具有沿着成像尺寸在轴向方向上恒定的在第一和第二图像传感器之间的距离。
技术实现思路
基于已知的现有技术，本专利技术的目的是，提出一种具有自动聚焦系统的显微镜，其能实现聚焦的高的精确度、高的速度和改善的稳健性。该目的通过一种具有权利要求1的特征的显微镜得以实现。有利的改进在从属权利要求中给出。通过具有权利要求1的特征的显微镜，实现了有利的聚焦，因为自动聚焦系统特别是被构造成基于由第一图像传感器摄取的第一图像的和由第二图像传感器摄取的第二图像的那些对照值来求得对照差，并基于所求得的对照差来调节清晰平面相对于物体平面的相对位置。在此，第一和第二图像分别包含由分别被构造成平面传感器的第一和第二图像传感器提供的图像信息。由此可以灵活地或者无明显限制地进行聚焦。此外相当快速地且精确地实现聚焦。这可以实现聚焦的高的精确度、高的速度和改善的稳健性。代替两个或多个图像传感器，也可以只采用一个图像传感器。其面积于是被分成至少两个部分区域。这个图像传感器例如可以与两个分光器组合地使用。在一种替代的实施方式中，也可以通过透镜阵列在仅仅一个光路中产生图像传感器的两个部分区域。这里所述的部件及其功能系针对使用两个或多个图像传感器。此外，这些部件及其功能也可以相应地涉及使用仅仅一个带两个部分区域的图像传感器。在这种情况下，在这个图像传感器上的第一部分区域中可产生的第一图像基本上等同于由两个或多个图像传感器中的第一图像传感器摄取的第一图像，而在这个图像传感器上的第二部分区域中可产生的第二图像基本上等同于由两个或多个图像传感器中的第二图像传感器摄取的第二图像。自动聚焦系统经过优选构造，可借助至少第一种工作模式和第二种工作模式进行聚焦过程。在此，自动聚焦系统经过适当设计，从而它在第一种工作模式下求得由第一图像传感器摄取的第一图像和由第二图像传感器摄取的第二图像的对照值，且在第二种工作模式下求得由第一图像传感器摄取的第一图像和由第二图像传感器摄取的第二图像的对照值，并基于求得的对照值调节清晰平面相对于物体平面的相对位置。自动聚焦系统还被构造成在第一种工作模式下适当地调节清晰平面相对于物体平面的相对位置，从而清晰平面位于物体平面周围的第一误差范围内，并在第二种工作模式下适当地调节清晰平面相对于物体平面的相对位置，从而清晰平面位于物体平面周围的第二误差范围内。在此，第二误差范围小于第一误差范围。此外，在第一种工作模式下实现比较粗略的聚焦，而在第二种工作模式下实现比较细微的聚焦。在此，在第一种工作模式下的比较粗略的聚焦可以相对快速地进行。另外，在第二种工作模式下的比较细微的聚焦可以相对精确地进行。此外有利的是，自动聚焦系统被构造成用于进行方向识别，用来基于由第一图像传感器摄取的第一图像的第一对照值和由第二图像传感器摄取的第二图像的第二对照值的比较来调节清晰平面相对于物体平面的相对位置。本专利技术的算法由此不仅提供了样本要沿着其移动的距离，而且提供了该样本要沿着其移动的方向。另外，可以借助于对照评价来确定出并量化散焦。在这里，自动聚焦系统被构造成基于所述方向识别适当地调节清晰平面相对于物体平面的相对位置，使得清晰平面朝向物体平面移动，或者使得物体平面朝向清晰平面移动，从而减小清晰平面与物体平面之间的距离，如果由第一图像传感器摄取的第一图像的第一对照值大于由第二图像传感器摄取的第二图像的第二对照值。此外，自动聚焦系统被构造成基于所述方向识别适当地调节清晰平面相对于物体平面的相对位置，使得清晰平面移动远离物体平面，或者使得物体平面移动远离清晰平面，从而增大清晰平面与物体平面之间的距离，如果由第二图像传感器摄取的第二图像的第二对照值大于由第一图像传感器摄取的第一图像的第一对照值。此外有利的是，显微镜的特征在于一种成像系统，该成像系统带有第三图像传感器、物镜、第一分光器和第二分光器，其中，第一分光器设置在物镜与第三图像传感器之间的光路中，且设置在物镜与第一图像传感器之间的光路中，其中，第二分光器设置在物镜与第三图像传感器之间的光路中，且设置在物镜与第二图像传感器之间的光路中。由此可以从在物镜与第三图像传感器之间的光路输出用于自动聚焦系统的第一输出光路和第二输出光路。也可以代替第三图像传感器而任选地在显微镜的成像系统中设置目镜。本专利技术的自动聚焦系统也可以安装到传统的显微镜中。优选地，第一分光器被构造成用于产生与物体平面共轭的第一图像平面，而第二分光器被构造成用于产生与物体平面共轭的第二图像平面。此外有利的是，第一分光器和第二分光器在物镜与第三图像传感器之间的光路中彼此分开地布置，与物体平面共轭的第一图像平面和与物体平面共轭的第二图像平面彼此间隔开，与物体平面共轭的第一图像平面和与物体平面共轭的第二图像平面之间的距离等于第一分光器和第二分光器之间的距离。由此可以在与物体平面共轭的第一图像平面和与物体平面共轭的第二图像平面之间将第一图像传感器设置在第一输出光路中，并将第二图像传感器设置在第二输出光路中。在此，设置在第一输出光路中的第一图像传感器和设置在第二输出光路中的第二图像传感器优选位于一个相同的平面中，该平面相距与物体平面共轭的第一图像平面和与物体平面共轭的第二图像平面具有相同的距离。第二误差范围优选小于或等于第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种显微镜(10)，包括：用于进行聚焦过程的自动聚焦系统(11)，该自动聚焦系统带有用于摄取第一图像(16a)的设置在第一输出光路(12a)中的第一图像传感器(14a)和用于摄取第二图像(16b)的设置在第二输出光路(12b)中的第二图像传感器(14b)，其中，所述自动聚焦系统(11)被构造成基于由所述第一图像传感器(14a)摄取的所述第一图像(16a)的和由所述第二图像传感器(14b)摄取的所述第二图像(16b)的那些对照值来求得对照差，并基于所求得的对照差来调节清晰平面(20)相对于物体平面(22)的相对位置，其中，第一和第二图像(16a、16b)分别包含由分别被构造成平面传感器的第一和第二图像传感器(14a、14b)提供的图像信息。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.06 DE DE102014114476.71.一种显微镜(10)，包括：用于进行聚焦过程的自动聚焦系统(11)，该自动聚焦系统带有用于摄取第一图像(16a)的设置在第一输出光路(12a)中的第一图像传感器(14a)和用于摄取第二图像(16b)的设置在第二输出光路(12b)中的第二图像传感器(14b)，其中，所述自动聚焦系统(11)被构造成基于由所述第一图像传感器(14a)摄取的所述第一图像(16a)的和由所述第二图像传感器(14b)摄取的所述第二图像(16b)的那些对照值来求得对照差，并基于所求得的对照差来调节清晰平面(20)相对于物体平面(22)的相对位置，其中，第一和第二图像(16a、16b)分别包含由分别被构造成平面传感器的第一和第二图像传感器(14a、14b)提供的图像信息。2.如权利要求1所述的显微镜(10)，其中，所述自动聚焦系统(11)经过构造，从而能够借助至少第一种工作模式和第二种工作模式进行所述聚焦过程。3.如权利要求2所述的显微镜，其中，所述自动聚焦系统(11)经过适当设计，从而它在所述第一种工作模式下求得由所述第一图像传感器(14a)摄取的所述第一图像(16a)和由所述第二图像传感器(14b)摄取的所述第二图像(16b)的对照值，且在所述第二种工作模式下求得由所述第一图像传感器(14a)摄取的所述第一图像(16a)和由所述第二图像传感器(14b)摄取的所述第二图像(16b)的对照值，并基于求得的对照值调节清晰平面(20)相对于物体平面(22)的所述相对位置。4.如权利要求2或3所述的显微镜(10)，其特征在于，所述自动聚焦系统(11)被构造成在所述第一种工作模式下适当地调节所述清晰平面(20)相对于所述物体平面(22)的相对位置，从而所述清晰平面(20)位于所述物体平面(22)周围的第一误差范围内，并在所述第二种工作模式下适当地调节所述清晰平面(20)相对于所述物体平面(22)的相对位置，从而所述清晰平面(20)位于所述物体平面(22)周围的第二误差范围内，其中，所述第二误差范围小于所述第一误差范围。5.如权利要求3或4所述的显微镜(10)，其特征在于，所述自动聚焦系统(11)被构造成用于进行方向识别，用来基于由所述第一图像传感器(14a)摄取的所述第一图像(16a)的第一对照值和由所述第二图像传感器(14b)摄取的所述第二图像(16b)的第二对照值的比较来调节所述清晰平面(20)相对于所述物体平面(22)的相对位置。6.如权利要求5所述的显微镜(10)，其特征在于，所述自动聚焦系统(11)被构造成基于所述方向识别适当地调节所述清晰平面(20)相对于所述物体平面(22)的相对位置，使得所述清晰平面(20)朝向所述物体平面(22)移动，或者使得所述物体平面(22)朝向所述清晰平面(20)移动，从而减小所述清晰平面(20)与所述物体平面(22)之间的距离，如果由所述第一图像传感器(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·霍内格，哈拉尔德·施尼茨勒，雷托·祖斯特，
申请(专利权)人：徕卡显微系统瑞士股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH