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Dokumentenidentifikation DE10135321B4 10.11.2005
Titel Mikroskop und Verfahren zur Untersuchung einer Probe mit einem Mikroskop
Anmelder Carl Zeiss Jena GmbH, 07745 Jena, DE
Erfinder Engel, Thomas, Dr., 99102 Niedernissa, DE
Vertreter Dr. Werner Geyer, Klaus Fehners & Partner GbR, 80687 München
DE-Anmeldedatum 19.07.2001
DE-Aktenzeichen 10135321
Offenlegungstag 13.02.2003
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 10.11.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.11.2005
IPC-Hauptklasse G02B 21/36
IPC-Nebenklasse G02B 21/02   

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf ein Mikroskop gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf ein Verfahren zur Untersuchung einer Probe mit einem Mikroskop.

Ein solches Mikroskop weist üblicherweise mehrere Mikroskopobjektive auf, die alle mit einem Objektivrevolver des Mikroskops verbunden sind, mit dem das gewünschte Mikroskopobjektiv in Arbeitsstellung gebracht werden kann. Da bei mikroskopischen Untersuchungen der Beobachtungsort auf der Probe festzulegen bzw. zu kontrollieren ist, weisen die Mikroskopobjektive unterschiedliche Vergrößerungsfaktoren auf, so daß vor einer hochvergrößerenden Beobachtung zuerst mittels eines Mikroskopobjektivs mit geringerer Vergrößerung festgestellt wird, ob die Probe richtig positioniert ist. Dies ist besonders bei mikroskopischen Beobachtungen wichtig, bei denen am System kein visueller (bzw. binokularer) Einblick mehr vorhanden ist, wie dies häufig bei Mikroskopen zur Inspektion von Masken, die zur Fertigung von Halbleitern eingesetzt werden, der Fall ist.

Eine solche Inspektion wird darüber hinaus bevorzugt mit UV-Licht (z.B. 193 nm, 157 nm) durchgeführt, während für die Übersichtsaufnahme Licht mit größerer Wellenlänge eingesetzt wird. Dazu ist eine Strahlteilung im Strahlverlauf nach dem Mikroskopobjektiv notwendig, wodurch der optische Aufbau des Mikroskops aufwendig und kompliziert wird.

Des weiteren arbeiten gängige Autofokussierungseinrichtungen bei Wellenlängen von z.B. 600–800 nm, so daß auch aus diesem Grund eine Strahlteilung in dem dem Mikroskopobjektiv nachfolgenden Strahlengang durchgeführt wird, woraus ein komplizierter optischer Aufbau resultiert.

Aus der DE 37 35 091 C2 ist ein Mikroskop gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Die DE 39 06 555 A1 beschreibt eine Auflicht-Objektbeleuchtungseinrichtung mit mehreren einzelnen schaltbaren Lichtquellen, die beispielsweise am Tubus eines Mikroskops befestigt sein können.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mikroskop gemäß der eingangs genannten Art so weiter zu bilden, daß eine schnelle Probenpositionierung möglich ist und möglichst der optische Aufbau des Mikroskops dabei vereinfacht wird. Ferner soll ein entsprechendes Verfahren zur Untersuchung einer Probe mit einem Mikroskop zur Verfügung gestellt werden, mit dem eine schnelle Probenpositionierung möglich ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einem Mikroskop gemäß der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Videokamera ein Übersichtsbild der im Gesichtsfeld angeordneten Probe aufnimmt und anhand des Übersichtsbildes eine Positionierung der Probe im Gesichtsfeld durchführbar ist.

Durch die Aufnahme eines Übersichtsbildes mittels der Videokamera kann die gewünschte Positionierung schnell durchgeführt werden. Da die Videokamera ohne Zuschaltung des Mikroskopobjektivs zumindest einen Teil des Gesichtsfelds erfaßt, ist es in dem dem Mikroskopobjektiv nachfolgenden Strahlengang nicht mehr notwendig, eine Strahlteilung vorzusehen, so daß der optische Aufbau des Mikroskops gleichzeitig noch vereinfacht ist.

Es wird somit ein Mikroskop bereitgestellt, dessen Beobachtungsoptik vereinfacht sein kann, da mittels der Videokamera eine Übersichtsaufnahme und gegebenenfalls eine Fokussierung durchgeführt werden kann.

Das Übersichtsbild kann mit Licht einer Wellenlänge aufgenommen werden, die größer ist als die Wellenlänge des Lichts zur Probenuntersuchung, wobei das Licht zur Probenuntersuchung bevorzugt UV-Licht ist.

Auch kann die Erfassung des Gesichtsfelds durch die Videokamera gleichzeitig mit der mikroskopischen Beobachtung über das Mikroskopobjektiv durchgeführt werden, so daß die mikroskopische Untersuchung schneller durchführbar ist, da mittels der Videokamera laufend ein Übersichtsbild aufgenommen werden kann.

Ferner ist es auch möglich, mittels der Videokamera eine gewünschte Fokussierung für das Mikroskopobjektiv, mit dem die Videokamera gekoppelt ist, durchzuführen, wodurch die mikroskopische Untersuchung genauer erfolgen kann.

Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Mikroskop als Mikroskop (bzw. Inspektionssystem) für die Halbleiterindustrie und als Mikroskop, das zur Untersuchung UV-Licht (z.B. 365, 266, 248, 213, 211, 193, 157 nm) verwendet ausgebildet.

Die Videokamera kann derart mit dem Mikroskopobjektiv gekoppelt sein, daß in Arbeitsstellung des Mikroskopobjektivs die räumliche Anordnung der Videokamera relativ zum Mikroskopobjektiv fixiert ist bzw. beibehalten wird, insbesondere wenn das Mikroskopobjektiv während der mikroskopischen Untersuchung bewegt wird (z.B. entlang der optischen Achse des Mikroskopobjektivs).

Eine solche Kopplung ist beispielsweise elektrisch derart möglich, daß die Bewegung des Mikroskopobjektivs mittels zumindest eines Sensors überwacht und die Videokamera mittels zumindest eines Stellglieds entsprechend den Signalen des Sensors bewegt wird. Es ist natürlich auch möglich, die Videokamera mechanisch mit dem Mikroskopobjektiv zu koppeln, so daß die Videokamera automatisch bzw. ohne weitere Maßnahmen in gleicher Weise wie das Mikroskopobjektiv bewegt wird.

Insbesondere kann die räumliche Anordnung der Videokamera relativ zum Mikroskopobjektiv so gewählt werden, daß die Fokusebene der Videokamera mit der Fokusebene des Mikroskops zusammenfällt bzw. dieser entspricht. In diesem Fall ist die Fokussierung des Mikroskops besonders einfach, da das Mikroskop dann fokussiert ist, wenn auch das Bild der Videokamera schart ist.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Mikroskops ist die Beobachtungsrichtung der Videokamera gegenüber der optischen Achse des Mikroskopobjektivs geneigt. Dadurch wird vorteilhaft erreicht, daß ein möglichst großer Abschnitt des Gesichtsfelds des Mikroskopobjektivs, bevorzugt ein größerer Bereich als das Gesichtsfeld, durch die Videokamera erfaßbar ist, da sie schräg auf die Probe blickt. Dies ist besonders im Hinblick auf die im allgemeinen sehr geringen Arbeitsabstände (im Bereich von einigen Millimetern oder darunter) in der Mikroskopie sehr vorteilhaft, da die Videokamera von der Seite schräg auf das Gesichtsfeld des Mikroskopobjektivs blickt.

Bevorzugt umfaßt die Videokamera eine Abbildungsoptik und ein dieser nachgeordnetes Bilderfassungselement, wie z.B. einen CCD-Sensor. Mit einer solchen Videokamera läßt sich der gewünschte Probenbereich mit ausreichender Auflösung leicht abbilden. Insbesondere die Verwendung eines CCD-Sensors weist noch den Vorteil auf, daß die Videokamera sehr klein und kompakt ausgebildet werden kann, wodurch in vorteilhafter Weise ihr Gewicht gering ist.

Es können aber auch andere Bilderfassungselemente, wie z.B. Photodioden, Quadrantendioden, positionsempfindliche Detektoren (PSD), verwendet werden.

Die Abbildungsoptik der Videokamera kann eine refraktive Optik sein. Es ist jedoch auch möglich, diffraktive Elemente und/oder Linsen mit örtlich variierendem Brechungsindex einzusetzen.

Insbesondere kann die Videokamera noch ein Umlenkelement enthalten, wodurch es möglich ist, daß die Videokamera direkt am Mikroskopobjektiv so befestigt wird, daß ihre optische Achse parallel oder im wesentlichen parallel zur optischen Achse des Mikroskopobjektivs verläuft, und daß trotzdem eine schräge Beobachtungsrichtung auf das Gesichtsfeld sichergestellt werden kann. Dadurch ist das Mikroskopobjektiv mit der daran angebrachten Kamera nicht wesentlich größer als übliche Mikroskopobjektive.

Das Umlenkelement kann mittels eines Spiegels (der plan oder gekrümmt sein kann) oder auch mittels eines Prismas verwirklicht werden, wobei das Prisma so eingesetzt werden kann, daß es die Umlenkung nur durch Brechung, nur durch Reflexion oder mittels einer Kombination aus beidem bewirkt.

Eine besonders bevorzugte Weiterbildung besteht darin, daß eine eigene Lichtquelle für die Videokamera vorgesehen ist. Damit kann eine optimale Ausleuchtung des mit der Videokamera erfaßbaren Probenbereichs durchgeführt werden, wobei insbesondere auch die Wellenlänge der von der Lichtquelle abgestrahlten Strahlung beispielsweise im Hinblick auf das verwendete Bilderfassungselement optimiert werden kann.

Besonders bevorzugt ist die Lichtquelle mechanisch mit dem Mikroskopobjektiv gekoppelt, so daß sie sich, wenn sie einmal justiert ist, immer in der optimalen Stellung befindet. Dies ist insbesondere im Hinblick darauf, daß das Mikroskopobjektiv üblicherweise durch Drehung des Mikroskoprevolvers in die Arbeitsstellung gebracht wird, von besonderem Vorteil, da in diesem Fall keine zusätzlichen Maßnahmen zu ergreifen sind, um die optimale Ausleuchtung zu gewährleisten.

Weiterhin kann im optischen Strahlengang des Mikroskopobjektivs ein Sperrfilter für die Strahlung der Lichtquelle angeordnet sein, so daß effektiv eine Beeinflussung oder Verschlechterung der mikroskopischen Untersuchung durch die Strahlung der Lichtquelle verhindert wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß an der Außenseite des Gehäuses des Mikroskopobjektivs die Videokamera mechanisch befestigt ist. Dadurch wird gewährleistet, daß die Videokamera immer in der optimalen Position steht, wenn sie einmal justiert wurde. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Mikroskopobjektiv mittels der Bewegung eines Mikroskoprevolvers in die Arbeitsstellung gebracht wird. Des weiteren läßt sich somit ein übliches Mikroskopobjektiv in einfachster Art und Weise umrüsten, da die Videokamera nur am Gehäuse, z.B. durch Kleben, Klemmen oder Verschrauben, zu befestigen ist und keine Änderung der Optik im Mikroskopobjektiv notwendig ist.

Bevorzugt kann die mechanische Befestigung so ausgestaltet sein, daß die räumliche Beziehung von Mikroskopobjektiv und Videokamera veränderbar und fixierbar ist.

Weiterhin ist es möglich, daß eine zweite Videokamera vorgesehen ist, die mit dem Mikroskopobjektiv gekoppelt ist (bevorzugt mechanisch) und die ohne Zwischenschaltung des Mikroskopobjektivs zumindest einen Teil des Gesichtsfelds erfassen kann, wenn sich das Mikroskopobjektiv in Arbeitsstellung befindet. Mit der zweiten Videokamera kann in vorteilhafter Weise die Bilddarstellung sichergestellt werden, wenn beispielsweise aufgrund der speziellen Probengeometrie die erste Videokamera qualitativ schlechtere Aufnahmen liefert. Des weiteren kann eine Fokussierung leicht dadurch durchgeführt werden, daß die von beiden Videokameras aufgenommenen Bilder ausgewertet werden.

Bevorzugt überlappen sich die von beiden Videokameras erfaßten Gesichtsfeldteile zumindest teilweise, so daß ein größeres Übersichtsbild und/oder eine bessere Fokussierung ermöglicht ist.

Insbesondere können die beiden Videokameras unterschiedliche optische Vergrößerungen aufweisen, wodurch dann unterschiedlich große Übersichtsbilder erzeugt werden können, so daß sich der Bediener leichter und schneller auf der Probe zurechtfinden kann.

Neben der Beleuchtung mit einer eigenen Lichtquelle kann auch die im Mikroskop vorgesehene Beleuchtung (z.B. Auflicht-, Durchlicht- oder Dunkelfeldbeleuchtung) eingesetzt werden, so daß in vorteilhafter Weise keine extra Lichtquelle vorzusehen ist.

Insbesondere kann das Mikroskopobjektiv an einem Objektivhalter des Mikroskops angebracht sein und mittels des Objektivhalters in Arbeitsstellung gebracht werden.

Als Objektivhalter kann ein bekannter Objektivrevolver oder jeder andere Halter eingesetzt werden, der mehrere Objektive haltern und in Arbeitsstellung bringen kann.

Es ist jedoch auch möglich, daß nicht das Mikroskopobjektiv, sondern die diesem nachgeordnete Beobachtungsoptik (bzw. zumindest ein Teil davon) austauschbar ausgebildet ist, um unterschiedliche Vergrößerungen zu realisieren. Das Konzept der austauschbaren Beobachtungsoptik (bzw. zumindest ein Teil davon) wird häufig bei Mikroskopen (bzw. Inspektionssystemen) für die Halbleiter-Industrie eingesetzt.

Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur Untersuchung einer Probe mit einem Mikroskop, das ein Mikroskopobjektiv und eine diesem nachgeordnete Beobachtungsoptik aufweist, bei dem zur Probenpositionierung der zu untersuchenden Probe im Gesichtsfeld des Mikroskopobjektivs mit einer mit dem Mikroskopobjektiv gekoppelten Videokamera ohne Zwischenschaltung des Mikroskopobjektivs ein Übersichtsbild der Probe aufgenommen wird, wobei das Übersichtsbild zumindest teilweise das Gesichtsfeld abdeckt, anhand des Übersichtsbilds die Probe positioniert wird und danach zur Untersuchung aus dem Gesichtsfeld kommende Strahlung von dem Mikroskopobjektiv in die Beobachtungsoptik eingekoppelt wird. Mit diesem Verfahren läßt sich schnell und leicht die gewünschte Probenpositionierung durchführen.

Insbesondere kann mit der Videokamera laufend ein Übersichtsbild aufgenommen werden.

Ferner kann das Übersichtsbild mit Licht einer Wellenlänge aufgenommen werden, die größer ist als die Wellenlänge des Lichts zur Probenuntersuchung, wobei das Licht zur Probenuntersuchung bevorzugt UV-Licht ist.

Insbesondere kann anhand des Übersichtsbildes eine Fokussierung des Mikroskops durchgeführt werden, wobei zur Fokussierung insbesondere der Abstand zwischen dem Mikroskopobjektiv und der Probe verändert wird.

Die Erfindung wird beispielshalber anhand der Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform der Mikroskopobjektivanordnung des erfindungsgemäßen Mikroskops;

2 eine schematische Ansicht einer Weiterbildung der in 1 gezeigten Mikroskopobjektivanordnung;

3 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Mikroskopobjektivanordnung des erfindungsgemäßen Mikroskops;

4 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform der Mikroskopobjektivanordnung des erfindungsgemäßen Mikroskops mit zwei Videokameras, und

5 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform der Mikroskopobjektivanordnung des erfindungsgemäßen Mikroskops, bei der die Videokamera ein Umlenkelement aufweist.

Die in 1 gezeigte Mikroskopobjektivanordnung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikroskops umfaßt ein Mikroskopobjektiv 1 mit einem Gehäuse 2, an dessen Oberseite 3 ein Anschraubgewinde 4 vorgesehen ist, mit dem das Mikroskopobjektiv 1 an einen Objektivrevolver (nicht gezeigt) eines Mikroskops (nicht gezeigt) angeschraubt werden kann.

In der der Oberseite abgewandten Unterseite 5 des Gehäuses 2 ist eine Lichteintrittsöffnung 6 gebildet, durch die das von einer Probe 7 kommende Licht in das Gehäuse 2 eintreten kann, wobei die Optik des Mikroskopobjektivs 1 durch zwei schematisch eingezeichnete Linsen 8 und 9 angedeutet ist.

Mit dem Mikroskopobjektiv 1 kann von der Probe 7, wenn das Mikroskopobjektiv 1 in seiner Arbeitsstellung ist, wie in 1 gezeigt ist, ein vorbestimmter Bereich erfaßt werden, der mittels des eingezeichneten Strahlenkegels 10 angedeutet ist. Dieser Bereich, den das Mikroskopobjektiv 1 erfaßt, wird das Gesichtsfeld des Mikroskopobjektivs 1 genannt.

Ferner ist am Gehäuse 2 des Mikroskopobjektivs 1 über einen Halter 11 eine Videokamera 12 befestigt, deren optische Achse OA1 gegenüber der optischen Achse OA2 des Mikroskopobjektivs geneigt ist, so daß die Videokamera von der Seite schräg auf das Gesichtsfeld des Mikroskopobjektivs 1 blickt, wie dies durch den beispielhaft eingezeichneten Strahlenkegel 13 verdeutlicht ist.

Die Videokamera 12 umfaßt ein Bilderfassungselement 14, das in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ein CCD-Element ist, und eine dem Bilderfassungselement 14 vorgeschaltete Abbildungsoptik 15, die durch zwei eingezeichnete Linsen 16, 17 schematisch dargestellt ist.

Eine für die Videokamera 12 notwendige Auswerteelektronik (nicht gezeigt) kann in der Videokamera integriert, mit dem Gehäuse 2 verbunden oder auch separat vorgesehen sein.

Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform erfaßt die Videokamera 12 das gesamte Gesichtsfeld des Mikroskopobjektivs 1. Die Videokamera 12 kann jedoch auch so ausgebildet sein, daß sie mehr als das Gesichtsfeld des Mikroskopobjektivs 1 darstellen kann oder daß sie nur einen Teil des Gesichtsfelds erfaßt, wobei dann bevorzugt das Zentrum des Gesichtsfelds mit erfaßt werden sollte.

Mit der in 1 gezeigten Mikroskopobjektivanordnung ist es möglich, ein Bild (beispielsweise ein Übersichtsbild) der zu untersuchenden Probe 7 mittels der Videokamera 12 laufend zu erzeugen, so daß die Positionierung der Probe für die Untersuchung mit dem Mikroskopobjektiv 1 leicht möglich ist. Auch kann das Bild der Videokamera 12 dazu verwendet werden, um eine Fokussierung durchzuführen, wobei dazu der Abstand des Mikroskopobjektivs 1 zu der Probe 7 verändert wird. Die Veränderung des Abstands (bzw. des Arbeitsabstands) erfolgt entweder durch Bewegung des Mikroskopobjektivs 1 entlang seiner optischen Achse OA2 oder durch Bewegung der Probe 7 (z.B. mittels eines nicht gezeigten Probentisches des Mikroskops, auf dem die Probe 7 liegt) entlang der optischen Achse OA2. In beiden Fällen ändert sich dabei aufgrund der mechanischen Kopplung mittels des Halters 11 auch entsprechend der Abstand zwischen Probe 7 und Videokamera 12.

Für eine solche Fokussierung kann beispielsweise mittels einer Laserdiode (nicht gezeigt) ein kleiner Lichtfleck auf der Probe 7 im Gesichtsfeld erzeugt werden, der durch die Videokamera 12 erfaßt wird, wobei aufgrund der Position des Lichtflecks im erfaßten Bild der Abstand von der Probe 7 zum Mikroskopobjektiv 1 bestimmbar und somit auf den für die Fokussierung gewünschten Wert einstellbar ist.

Auch ist es möglich die Videokamera 12 so relativ zum Gehäuse 2 auszurichten, daß dann ein scharfes Bild mit der Videokamera 12 erfaßt wird, wenn der Arbeitsabstand des Mikroskopobjektivs 1 optimal eingestellt ist und somit eine genaue Untersuchung der Probe 7 mittels des Mikroskopobjektivs 1 und der dieser nachgeordneten Optik des Mikroskops (nicht gezeigt) durchführbar ist.

Besonders vorteilhaft ist die Videokamera 12 gemäß der Scheimpflug-Bedingung so ausgebildet, daß sich die Ebene des Bilderfassungselements 14, die Hauptebene der Abbildungsoptik und die Ebene der aufzunehmenden Probenoberfläche in einer gemeinsamen Geraden schneiden, so daß trotz des schrägen Blickwinkels der Videokamera 12 ein flächig scharfes Bild mit der Videokamera 12 erhalten werden kann. Damit wird die Fokussierung vereinfacht und es kann auch noch ein qualitativ sehr gutes Übersichtsbild erzeugt werden.

Falls das Umgebungslicht zur Beleuchtung der Probe 7 für die Videokamera 12 nicht ausreicht, kann die übliche Mikroskopbeleuchtung eingesetzt werden. So ist eine Durchlicht- oder Auflichtbeleuchtung oder sogar eine Dunkelfeldbeleuchtung möglich.

In 2 ist eine Weiterbildung der in 1 gezeigten Mikroskopobjektivanordnung dargestellt, wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und zu deren Beschreibung auf die obige Beschreibung zu 1 verwiesen wird. Zusätzlich ist bei der in 2 gezeigten Mikroskopobjektivanordnung noch eine Lichtquelle 18 über einen Halter 19 am Gehäuse 2 befestigt, wobei die Lichtquelle 18 so ausgelegt ist, daß sie den gesamten Probenbereich ausleuchtet, den die Videokamera 12 erfaßt, wie durch den beispielhaft eingezeichneten Strahlenverlauf 20 angedeutet ist.

Weiterhin ist im Mikroskopobjektiv 1 noch ein Sperrfilter 21 angeordnet, der entsprechend der Wellenlänge bzw. des Wellenlängenbereiches des von der Lichtquelle 18 abgegebenen Lichts ausgelegt ist und dieses abblockt, so daß es nicht in den dem Mikroskopobjektiv 1 folgenden Strahlengang gelangt. Dadurch wird vorteilhaft eine Beeinflussung oder auch Verschlechterung der mikroskopischen Untersuchung aufgrund des Beleuchtungslichts für die Videokamera 12 effektiv verhindert.

In 3 ist eine Ausführungsform der Mikroskopobjektivanordnung des erfindungemäßen Mikroskops gezeigt, bei der die am Gehäuse 2 befestigte Videokamera 22 gleich eine integrierte Lichtquelle 23 aufweist, deren Licht über einen halbdurchlässigen Spiegel 24 in den Strahlengang der Videokamera 22 eingekoppelt werden kann, so daß die Abbildungsoptik 15 auch noch als Beleuchtungsoptik genutzt wird. Dadurch wird in vorteilhafter Weise sichergestellt, daß der gesamte Beobachtungsbereich der Videokamera 22 ausgeleuchtet wird. Auch ist diese Anordnung äußerst kompakt und benötigt keine extra vorzusehende und an dem Gehäuse 2 des Mikroskopobjektivs 1 anzubringende Lichtquelle.

Bei der in 4 gezeigten Ausführungsform der Mikroskopobjektivanordnung des erfindungsgemäßen Mikroskops ist zusätzlich zu der Ausführungsform von 1 noch eine zweite Videokamera 25 über einen Halter 26 am Gehäuse 2 befestigt. Die zweite Videokamera 25 ist prinzipiell in gleicher Weise wie die erste Videokamera 12 aufgebaut und weist eine Abbildungsoptik 27, die in 4 durch die Linsen 28 und 29 angedeutet ist, und ein der Abbildungsoptik 27 nachgeordnetes Bilderfassungselement 30, das beispielsweise ein CCD-Sensor sein kann, auf. Der von der zweiten Videokamera 25 erfaßbare Bildbereich ist durch den Strahlenkegel 31 angedeutet.

Durch das Vorsehen der zweiten Videokamera 25 kann die Fokussierung durch Korrelation der durch beide Videokameras 12, 25 aufgenommenen Bilder leicht und schnell durchgeführt werden. Insbesondere ist es auch möglich, daß die durch die Abbildungsoptiken 15 und 27 bestimmten optischen Vergrößerungen für beide Videokameras 12, 25 gleich oder unterschiedlich groß gewählt sind, so daß im letzten Fall die Probenpositionierung besonders schnell durchführbar ist, da für den Bediener zwei Übersichtsbilder mit unterschiedlicher Vergrößerung vorliegen, wodurch ihm die Orientierung auf der Probe erleichtert wird.

Die zweite Videokamera 25 kann in gleicher Weise wie die Videokamera 12 gemäß der Scheimpflug-Bedingung ausgebildet sein, so daß auch mit der zweiten Videokamera 25 ein flächig scharfes Bild aufnehmbar ist.

Natürlich kann auch bei der in 4 gezeigten Ausführungsform noch eine zusätzliche Lichtquelle (wie z.B. in 2 gezeigt ist) vorgesehen sein. Ferner ist es möglich, die vorhandene Mikroskopbeleuchtung einzusetzen. Auch kann man die erste und/oder die zweite Videokamera 12, 25 durch eine Videokamera mit eigener Lichtquelle, wie beispielsweise in 3 gezeigt ist, ersetzen.

In 5 ist eine Ausführungsform der Mikroskopobjektivanordnung des erfindungemäßen Mikroskops gezeigt, bei der die Beobachtungsrichtung B der am Gehäuse 2 befestigten Videokamera 32 nicht mit der optischen Achse OA1 der Videokamera 32 zusammenfällt, sondern aufgrund des vorgesehenen Umlenkelements 33 (Spiegel) einen Winkel mit dieser einschließt. Des weiteren umfaßt die Videokamera 32 noch eine dem Umlenkelement 33 vorgeschaltete Abbildungsoptik 34 und ein dieser vorgeschaltetes Bilderfassungselement 35, das beispielsweise ein CCD-Sensor sein kann.

Wie aus 5 ersichtlich ist, kann aufgrund des Umlenkelements 33 die optische Achse OA1 der Videokamera 32 parallel zur optischen Achse OA2 des Mikroskopobjektivs 1 verlaufen, wodurch insbesondere die Abmessung quer zur optischen Achse OA2 des Mikroskopobjektivs 1 verringert werden kann, ohne daß der von der Videokamera 32 einsehbare Probenbereich verringert wird.

Auch bei dieser Ausführungsform kann die Beleuchtung für die Videokamera 32 durch die Mikroskopbeleuchtung erfolgen. Alternativ kann auch eine eigene Lichtquelle vorgesehen werden, die entweder separat am Gehäuse 2 angebracht werden oder auch in der Videokamera 32 integriert vorgesehen sein kann.


Anspruch[de]
  1. Mikroskop mit einer Beobachtungsoptik, einem Mikroskopobjektiv (1), das so in Arbeitsstellung positionierbar ist, daß eine im Gesichtsfeld des Mikroskopobjektivs (1) angeordnete Probe (7) erfaßbar ist und daß das Mikroskopobjektiv (1) aus dem Gesichtsfeld kommende Strahlung in die Beobachtungsoptik einkoppelt, ferner mit einer mit dem Mikroskopobjektiv (1) gekoppelten Videokamera (12; 22; 25; 32), die ohne Zwischenschaltung des Mikroskopobjektivs (1) zumindest einen Teil des Gesichtsfelds erfaßt, wenn sich das Mikroskopobjektiv (1) in Arbeitsstellung befindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Videokamera (12; 22; 25; 32) ein Übersichtsbild der im Gesichtsfeld angeordneten Probe (7) aufnimmt und anhand des Übersichtsbilds eine Positionierung der Probe (7) im Gesichtsfeld durchführbar ist.
  2. Mikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersichtsbild mit Licht einer Wellenlänge aufnehmbar ist, die größer ist als die Wellenlänge des Lichts zur Probenuntersuchung, wobei das Licht zur Probenuntersuchung bevorzugt UV-Licht ist.
  3. Mikroskop nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Videokamera derart mit dem Mikroskopobjektiv (1) gekoppelt ist, daß in Arbeitsstellung des Mikroskopobjektivs (1) die räumliche Anordnung der Videokamera (12; 22; 25; 32) relativ zum Mikroskopobjektiv (1) fixiert ist.
  4. Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Arbeitsstellung des Mikroskopobjektivs (1) die räumliche Anordnung der Videokamera (12; 22; 25; 32) relativ zum Mikroskopobjektiv (1) so gewählt ist, daß die Fokusebene der Videokamera (12; 22; 25; 32) der Fokusebene des Mikroskops entspricht.
  5. Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Videokamera (12; 22; 25; 32) mechanisch mit dem Mikroskopobjektiv (1) gekoppelt ist.
  6. Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Beobachtungsrichtung (B) der Videokamera (12; 22; 25; 32) gegenüber der optischen Achse (OA2) des Mikroskopobjektivs (1) geneigt ist.
  7. Mikroskop nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Videokamera (12; 22; 25; 32) ein Umlenkelement (33) umfaßt.
  8. Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Videokamera (12; 22; 25; 32) eine Abbildungsoptik (15; 27; 34) und ein dieser nachgeordnetes Bilderfassungselement (14; 30; 35) umfaßt.
  9. Mikroskop nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lichtquelle (18) vorgesehen ist, die zumindest einen Teil der Abbildungsoptik (15) als Beleuchtungsoptik nutzt.
  10. Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine mechanisch mit dem Mikroskopobjektiv gekoppelte Lichtquelle (18; 23) für die Videokamera (12; 22) vorgesehen ist.
  11. Mikroskop nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß im optischen Strahlengang des Mikroskopobjektivs (1) ein Sperrfilter (21) für die Strahlung der Lichtquelle (18) angeordnet ist.
  12. Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Mikroskopobjektiv (1) ein Gehäuse (2) aufweist, an dessen Außenseite die Videokamera (12; 22; 25; 32) mechanisch befestigt ist.
  13. Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Videokamera (25) mit dem Mikroskopobjektiv (1) gekoppelt ist, die ohne Zwischenschaltung des Mikroskopobjektivs (1) zumindest einen Teil des Gesichtsfelds erfassen kann, wenn sich das Mikroskopobjektiv (1) in Arbeitstellung befindet.
  14. Mikroskop nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sich die von beiden Videokameras (12; 22; 25; 32) erfaßbaren Gesichtsfeldteile zumindest teilweise überlappen.
  15. Mikroskop nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Videokameras (12; 22; 25; 32) unterschiedliche optische Vergrößerungen aufweisen.
  16. Verfahren zur Untersuchung einer Probe mit einem Mikroskop, das ein Mikroskopobjektiv und eine diesem nachgeordnete Beobachtungsoptik aufweist, bei dem zur Probenpositionierung der zu untersuchenden Probe im Gesichtsfeld des Mikroskopobjektivs mit einer mit dem Mikroskopobjektiv gekoppelten Videokamera ohne Zwischenschaltung des Mikroskopobjektivs ein Übersichtsbild der Probe aufgenommen wird, wobei das Übersichtsbild zumindest teilweise das Gesichtsfeld abdeckt, anhand des Übersichtsbilds die Probe positioniert wird und danach zur Untersuchung aus dem Gesichtsfeld kommende Strahlung von dem Mikroskopobjektiv in die Beobachtungsoptik eingekoppelt wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem mit der Videokamera laufend ein Übersichtsbild aufgenommen wird.
  18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, bei dem das Übersichtsbild mit Licht einer Wellenlänge aufgenommen wird, die größer ist als die Wellenlänge des Lichts zur Probenuntersuchung, wobei das Licht zur Probenuntersuchung bevorzugt UV-Licht ist.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, bei dem anhand des Übersichtsbildes eine Fokussierung des Mikroskops durchgeführt wird.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem zur Fokussierung der Abstand zwischen dem Mikroskopobjektiv und der Probe verändert wird.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






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