[go: up one dir, main page]

WO2016193037A1 - Method for determining spatially resolved height information of a sample by means of a wide-field microscope, and wide-field microscope - Google Patents

Method for determining spatially resolved height information of a sample by means of a wide-field microscope, and wide-field microscope Download PDF

Info

Publication number
WO2016193037A1
WO2016193037A1 PCT/EP2016/061581 EP2016061581W WO2016193037A1 WO 2016193037 A1 WO2016193037 A1 WO 2016193037A1 EP 2016061581 W EP2016061581 W EP 2016061581W WO 2016193037 A1 WO2016193037 A1 WO 2016193037A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sample
beam path
wide
chromatic
wide field
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2016/061581
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Helmut Lippert
Nils Langholz
Ralf Netz
Ralf Wolleschensky
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss Microscopy GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss Microscopy GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss Microscopy GmbH filed Critical Carl Zeiss Microscopy GmbH
Priority to JP2017556932A priority Critical patent/JP6595618B2/en
Priority to CN201680029710.4A priority patent/CN107710046B/en
Publication of WO2016193037A1 publication Critical patent/WO2016193037A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/0004Microscopes specially adapted for specific applications
    • G02B21/002Scanning microscopes
    • G02B21/0024Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
    • G02B21/0052Optical details of the image generation
    • G02B21/0064Optical details of the image generation multi-spectral or wavelength-selective arrangements, e.g. wavelength fan-out, chromatic profiling
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/0004Microscopes specially adapted for specific applications
    • G02B21/002Scanning microscopes
    • G02B21/0024Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
    • G02B21/0032Optical details of illumination, e.g. light-sources, pinholes, beam splitters, slits, fibers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B2210/00Aspects not specifically covered by any group under G01B, e.g. of wheel alignment, caliper-like sensors
    • G01B2210/50Using chromatic effects to achieve wavelength-dependent depth resolution

Definitions

  • the invention relates to a method for determining a spatially resolved height information of a sample with a
  • optical section The determination of a spatially resolved height information of a sample is also referred to as an optical section. Such optical sections are used in particular in microsopy to determine topographies of a sample or
  • the sample is sampled in all three spatial directions, i. it is a matter of
  • Point-scanning systems in which an optical beam is guided in the x / y direction over the sample.
  • the height information and thus the topography can be derived for each x-y location.
  • a disadvantage of this method is, among other things, the long time spent by the raster scan for a 3D topography
  • Sample light is detected correspondingly with two photomultiplier tubes (PMT x s), wherein one filter is connected upstream of the one PMT. From the intensity ratio of the two PMTs, the transmission of the filter and thus the detected wavelength and, finally, a height information is determined.
  • PMT x s photomultiplier tubes
  • the transmission of the filter and thus the detected wavelength and, finally, a height information is determined.
  • confocal wide-field systems which are based on structured illumination.
  • Illumination light is obtained height information from the sample.
  • DE 10 2007 018 048 A1 describes such a system in which two illumination patterns are projected onto the sample.
  • optical sections can be generated.
  • the focus variation should be mentioned, in which the image sharpness is evaluated as a function of z in order to calculate a maximum similar to the confocal case. It also spatial information of the system are used. With regard to susceptibility to vibration, the same problems exist as in the aforementioned methods.
  • the object is achieved by a method according to claim 1 and by a wide field microscope according to claim 7.
  • the chromatic confocal principle is applied to a wide-field optical cross-sectional imaging method and
  • Wavelength-dependent filters in the detection beam path are Wavelength-dependent filters in the detection beam path
  • the illumination beam path becomes chromatic
  • At least one far field image is detected by detecting sample light reflected or emitted by the sample in a detection beam path.
  • Sample light (eg when using a Nipkow disc), but also be composed of confocal and non-focal portions of the sample light.
  • observation beam path and / or in the illumination or excitation beam path is at least one
  • Wavelength-dependent filter function or spectral distribution are used and for each pixel in the x-y direction, at least two measuring operations are carried out with the different filters or spectral distributions. These measurements can take place in parallel (when using several image sensors) or sequentially. For example, if the ratio of the intensities of the at least two measurements in each pixel of the
  • the intensity signal is in the invention
  • Device may also depend on x, y
  • Measuring process or chromatic modulation also includes beam splitters, etc.
  • the ratio can be formed to:
  • a wavelength-dependent filter for example, with the aid of two similar detectors and a beam splitter, wherein only in one beam path, a wavelength-dependent filter is used.
  • Another possibility is to use only one channel and two sequential measurements with and without or with two different wavelength-dependent filters
  • Another special case is the use of two spectrally offset bandpass filters in excitation and / or detection. In the detection is also here next to one
  • An example of the parallel arrangement is the use of a Bayer pattern color camera with two color channels each.
  • a first preferred embodiment of a wide field microscope according to the invention an embodiment variant with parallel detectors; an embodiment variant with parallel detectors and filters in the detection beam path; an embodiment variant with a switching element in the detection beam path; an embodiment variant with a chip splitter detector; a second preferred embodiment of a microscope according to the invention; a third preferred embodiment of a microscope according to the invention; an advantageous embodiment variant of the illumination beam path with a switching element; an advantageous embodiment variant of the illumination beam path with two equal moistening light sources; an advantageous embodiment variant of the illumination beam path with two spectrally different illumination light sources.
  • FIG. 1 shows a first preferred embodiment of a wide field microscope according to the invention.
  • a polychromatic light source 1 z. Ex. Broadband laser, halogen lamp, superluminescent diode, ...), wherein in this embodiment, different spectral distributions can be selected by a selection element 2 ⁇ .
  • This selection element 2 can be, for example, an AOTF (acousto-optical tunable filter), a prism, a grating or also a filter selection unit.
  • the illumination light can then be deflected by a deflection unit 3 in different directions.
  • Deflection unit 3 for example, provides a fast
  • switchable mirrors e.g., galvo mirrors
  • AOD Acoustic-optic deflector
  • polarization rotation e.g., polarization rotation
  • a structured element 4 is arranged in a plane A conjugate to a sample plane P.
  • the structured element 4 represents a transmissive 1D or 2D lattice structure.
  • the structure is imaged into the sample space via refractive and / or diffractive longitudinal chromatic aberration-inducing elements 6, 7 (objective), so that here a chromatic splitting 8 is generated in z-direction, ie the focus shifts in dependence on the wavelength in the z-direction.
  • Optical fiber 9 is arranged. But it can be in others
  • Embodiments for this purpose a simple free beam guidance based on mirrors are used.
  • Optical fibers 9 can optionally be made a polarization filtering.
  • the deflection unit 3 it is possible to sequentially illuminate the structured element 4 by means of a respective collimating lens 11 from two sides (dashed representation).
  • the structured element 4 is executed mirror-coated, it can accordingly be imaged two grid phases in the sample space or the sample plane P. Is this
  • structured element 4 is not mirrored, so eliminates the deflection unit 3 and the dashed lines shown optics.
  • a beam splitter 12 is used to combine the transmission and reflection beam path.
  • Illumination light is then passed through a beam splitter 13 on to a sample 14 positioned in the sample space P, the beam splitter 13 advantageously being referred to as
  • Polarization beam splitter is executed. Namely, it can continue to be a lambda / 4 plate 16 is arranged in the beam path, so that the sample 14 going to the illumination light and the sample 14 reflected or emitted to be detected sample light having a 90 ° to each other rotated polarization and so well at the beam splitter 13 from each other can be separated.
  • a polarization filter 18 can furthermore be arranged in front of the detector unit 17.
  • Detection unit 17 may be a simple camera with
  • FIG. 2 describes an arrangement in which the sample light is first guided through a color splitter 19, so that two detection channels are operated, each comprising an imaging optic 21 and a camera 22.
  • a filter 26 may also be arranged in channel II (T2 would then not be constant, if there is no filter 26, T2 would be constant).
  • a switching element 27 serves for the sequential switching of filter functions.
  • Switching element 27 can in this case e.g. a fast filter wheel or an AOTF or a suitable beam splitter arrangement with
  • Switching mirror arrangement be.
  • the evaluation of the image data takes place in such a way that the wavelength at which the optical sectional image signal becomes maximum is determined for each pixel. From this, the function z (x, y) or the surface topography can be directly deduced. This is done for example by
  • At least two measuring processes are evaluated and from this directly on the wavelength is closed.
  • HDR imaging for example, by multiple measurements with different exposure times is also useful, so that the noise for each pixel is essentially shot-noise limited. Sometimes a calibration is sufficient regardless of the function g as well as the function P is not enough, so these two functions as device properties still have to be included.
  • Wavelength may then be determined not directly, but using an iterative method.
  • Measuring range exceeds, so if necessary, a z-stitching is required, in which similar measurements at
  • the filter functions are usefully like that
  • Beam paths can be realized, including, for example, an electro-optical modulator (EOM) or an acousto-optic modulator (AOD) can be used.
  • EOM electro-optical modulator
  • AOD acousto-optic modulator
  • Modulation in the pupil plane of the lens 7 causes.
  • One Grid is here according to the Fourier transform in
  • the structured element 4 which may also be formed by a 2D pinhole arrangement, is moved to different positions, and corresponding images are taken with the detector unit 17, but in this case only one light channel of the illumination is used ,
  • the detector unit 17 can also be used as a digital PH, so that a truly confocal image
  • the evaluation with regard to the wavelength takes place as described above.
  • the structure 4 is completely eliminated and a sharpening function over the wavelength is determined in each case only for each local image area.
  • the structured element 4 can also represent an element for targeted introduction of a speckle pattern, which can be completely removed from the beam path.
  • FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of a
  • Chromatic wide field microscope which corresponds to the combination of the aperture correlation principle with the chromatic confocal technology.
  • a rotatable disk 31 with a mirrored structure 32 is arranged here.
  • the sample light (detection beam path) reflected or emitted back from the sample 14 is detected in two illustrated camera channels in the example shown, a first detector 33 passing through the disc 31
  • polarization filters 18 can also be arranged in the detection beam path here.
  • both a wide-field image and a confocal image can be calculated.
  • the intensity information as a function of the wavelength yields the sought height information for each detection pixel.
  • the resulting color image can also be used directly to represent a color image with extended depth of field information.
  • structures are possible in which the two channels are arranged on only one camera chip.
  • FIG. 7 shows a further exemplary embodiment in which, for example, a pinhole array 41 or a Nipkow disk is used.
  • a detection of the entire sample surface is achieved by a movement (rotation,
  • the pinhole array 41 is a Nipkow disk and designed as such with structured and unstructured sectors, this embodiment also provides a special case of the aperture correlation in which the confocality evaluation is carried out by offsetting sequentially or parallel recorded structured and non-structured illuminated images.
  • An interferometer element 43 is optionally provided to increase the measurement accuracy. This may also be present in all other embodiments.
  • FIGS. 8 to 10 show possible design variants for the use of filter functions or different spectral distributions in the illumination beam path.
  • FIG. 8 shows the polychromatic light source 1, whose light can be conducted with a fast switching element 44 into different channels, which in turn is the same as the two measuring processes in analogy to the one discussed above.
  • filters 46 and 47 are now different filters 46 and 47.
  • the filters 46, 47 may possibly be dispensed with, which corresponds in its overall effect to the case described in FIG. 2 in a sequential design.
  • Fig. 9 shows an embodiment variant of the invention, in which two similar light sources 1 with, respectively
  • downstream filters 46, 47 are used, which are connected in quick succession.
  • FIG. 10 A further advantageous embodiment variant is shown in FIG. 10 again.
  • the beam combining element 53 is now designed as a pure beam combiner.
  • the spectral characteristics already yield the desired filter functions. For example, the spectra of the
  • Illumination sources 51, 52 are slightly shifted from each other and gaussförmig. From the intensity ratio of the two with each one of the illumination sources 51, 52 coupled

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)

Abstract

The invention relates to a wide-field microscope and to a method for determining spatially resolved height information of a sample (14) by means of a wide-field microscope. The wide-field microscope comprises an illumination source (1, 52, 53), which is arranged in an illumination beam path; a first detector unit (17, 33) for capturing a wide-field image in an observation beam path of a sample (14) illuminated in a sample plane (P); a modulator for chromatically modulating the illumination beam path or the observation beam path in a direction perpendicular to the sample plane (P); an evaluating unit for determining chromatic confocal height information in each pixel of the wide-field image. The method comprises the following steps: illuminating the sample (14) by means of a wide-band illumination source (1) in an illumination beam path; chromatically modulating the illumination beam path or a detection beam path; capturing at least one wide-field image from sample light reflected or emitted by the sample in the detection beam path, said sample light having chromatic confocal components; determining, pixel by pixel, height information of the sample from the wide-field image by evaluating chromatic confocal components of the detection beam path in accordance with the chromatic modulation.

Description

Verfahren zum Ermitteln einer ortsaufgelösten Höheninformation einer Probe mit einem Weitfeldmikroskop und Weitfeldmikroskop Method for determining a spatially resolved height information of a sample with a wide field microscope and a wide field microscope

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer ortsaufgelösten Höheninformation einer Probe mit einem The invention relates to a method for determining a spatially resolved height information of a sample with a

Weitfeldmikroskop und ein Weitfeldmikroskop. Wide field microscope and a wide field microscope.

Das Ermitteln einer ortsaufgelösten Höheninformation einer Probe wird auch als optischer Schnitt bezeichnet. Solche optischen Schnitte werden insbesondere in der Mikrosopie verwendet, um Topografien einer Probe zu bestimmen oder The determination of a spatially resolved height information of a sample is also referred to as an optical section. Such optical sections are used in particular in microsopy to determine topographies of a sample or

Oberflächeneigenschaften einer Probe wie z.B. Rauheit zu messen . Surface properties of a sample such as e.g. To measure roughness.

Für die Charakterisierung von technischen Oberflächen wird heute als Standardverfahren die konfokale Mikroskopie For the characterization of technical surfaces, confocal microscopy is the standard method today

eingesetzt. Dabei findet meist ein Abtasten der Probe in allen drei Raumrichtungen statt, d.h. es handelt sich um used. In most cases, the sample is sampled in all three spatial directions, i. it is a matter of

punktscannende Systeme, bei denen ein optischer Strahl in x/y- Richtung über die Probe geführt wird. Zur Ableitung der Point-scanning systems in which an optical beam is guided in the x / y direction over the sample. To derive the

Höheninformation wird eine Bewegung der Probe relativ zur Detektoreinheit (in z-Richtung) benötigt. Aus dem Height information requires movement of the sample relative to the detector unit (in the z-direction). From the

Intensitätsmaximum in Abhängigkeit von der z-Position kann für jeden x-y-Ort die Höheninformation und damit die Topographie abgeleitet werden. Intensity maximum as a function of the z position, the height information and thus the topography can be derived for each x-y location.

Nachteilig bei diesem Verfahren ist unter anderem die lange Zeit, die durch den Rasterscan für eine 3D-Topographie A disadvantage of this method is, among other things, the long time spent by the raster scan for a 3D topography

benötigt wird. Weiterhin kann es während des xy-Scans, bei welchem eine fixierte geometrische Anordnung zwischen is needed. Furthermore, during the xy scan, where there is a fixed geometric arrangement between

Probenkörper und optischem Sensor vorliegt, durch äußere Stöße bzw. Schwingungen zu unkontrollierten Bewegungen des Sample body and optical sensor is present, by external shocks or vibrations to uncontrolled movements of the

Sensorkopfes relativ zum Probenkörper kommen, wodurch das Messergebnis verfälscht werden kann. Um das z-Rastern zu vermeiden, wird das chromatisch konfokale Prinzip verwendet. Hier wird in der Regel eine Sensor head relative to the sample body come, whereby the measurement result can be falsified. To avoid z-rastering, the chromatic confocal principle is used. This is usually a

polychromatische Lichtquelle eingesetzt, die die used polychromatic light source, which the

interessierende Probe über ein chromatisch wirkendes sample of interest via a chromatic-acting

refraktives und/oder diffraktives Element beleuchtet, wodurch die z-Information spektral kodiert wird. Wird nun hinter einer konfokalen Lochblende in der Detektion das Spektrum vermessen, so kann hieraus die Höheninformation abgeleitet werden. Auch möglich, aber zeitaufwendig ist die Verwendung einer illuminated refractive and / or diffractive element, whereby the z-information is spectrally encoded. If now the spectrum is measured behind a confocal pinhole in the detection, then the height information can be derived therefrom. Also possible, but time consuming is the use of a

durchstimmbaren Lichtquelle mit sequentieller konfokaler tunable light source with sequential confocal

Detektion wodurch ebenfalls ein Spektrum erhalten wird. Detection whereby also a spectrum is obtained.

Kim et al beschreiben in „Chromatic confocal microscopy with a novel wavelength detection method using transmittance", OPTICS EXPRESS 6286, Vol. 21, No . 5 eine punktscannende chromatisch konfokale Anordnung mit 50/50-Strahlteilung im Kim et al in "Chromatic confocal microscopy with a novel wavelength detection method using transmittance", OPTICS EXPRESS 6286, Vol. 21, No. 5, describes a point-scanning chromatic confocal arrangement with 50/50 beam splitting in the

Detektionsstrahlengang hinter der Pinhole-Detektion . Das Detection beam path behind the pinhole detection. The

Probenlicht wird entsprechend mit zwei Photomultipliertubes (PMTxs) erfasst, wobei dem einen PMT ein Filter vorgeschaltet ist. Aus dem Intensitätsverhältnis der beiden PMTs wird die Transmission des Filters und damit die detektierte Wellenlänge und daraus schließlich eine Höheninformation ermittelt. Um den Nachteil des x-y-Rasterscans zu umgehen, existieren schon seit langen konfokale Weitfeldsysteme, bei denen in der Regel Flächenkameras zum Einsatz kommen. Ein Beispiel hierfür ist das Spinning-Disc-Verfahren mit Nipkow-Scheibe . Hier werden mehrere Punkte quasi gleichzeitig nach dem konfokalen Prinzip detektiert. Das Anfahren verschiedener z-Positionen zur Ermittlung eines Schnittbildes ist auch hier erforderlich. Sample light is detected correspondingly with two photomultiplier tubes (PMT x s), wherein one filter is connected upstream of the one PMT. From the intensity ratio of the two PMTs, the transmission of the filter and thus the detected wavelength and, finally, a height information is determined. To circumvent the disadvantage of the xy raster scan, long-established confocal wide-field systems already exist, in which surface-area cameras are generally used. An example of this is the spinning-disc process with Nipkow disc. Here several points are detected almost simultaneously according to the confocal principle. The approach of different z-positions to determine a sectional image is also required here.

Weiterhin sind konfokale Weitfeldsysteme bekannt, die auf strukturierter Beleuchtung basieren. Hier wird für jeden z- Wert ein konfokales Schnittbild errechnet aus Bildern die mit einer z.B. durch ein Gitter gegebenen strukturierten Furthermore, confocal wide-field systems are known which are based on structured illumination. Here, for every Value a confocal sectional image calculated from images that are structured with eg a grid

Beleuchtung aufgenommen wurden. In der Regel kann dabei auch das Weitfeldbild erhalten werden. Unter Ausnutzung der Lighting was recorded. As a rule, the wide field image can also be obtained. Taking advantage of the

Polarisation oder der Farbeigenschaften des Polarization or the color properties of the

Beleuchtungslichtes werden Höheninformationen aus der Probe gewonnen. In der DE 10 2007 018 048 AI ist beispielsweise ein solches System beschrieben, bei dem zwei Beleuchtungsmuster auf die Probe projiziert werden.  Illumination light is obtained height information from the sample. For example, DE 10 2007 018 048 A1 describes such a system in which two illumination patterns are projected onto the sample.

Ebenfalls verwandt ist das Verfahren der Apertur-Korrelation. Hier wird eine sich kontinuierlich ändernde strukturierte Beleuchtung verwendet und das optische Schnittbild aus zwei parallel oder sequentiell aufgenommenen Bildern errechnet, von denen eines als schlecht konfokales Bild mit außerfokalenAlso related is the process of aperture correlation. Here, a continuously changing structured illumination is used and the optical sectional image is calculated from two parallel or sequentially recorded images, one of which is a poorly confocal image with non-focal

Anteilen und eines als reines Weitfeldbild bzw. als Bild mit überwiegend außerfokalen Anteilen angesehen werden kann. Ein Vorteil dieser auf strukturierter Beleuchtung basierenden Verfahren ist, dass parallel zum konfokalen Bild auch ein Weitfeldbild quasi in einem Schuss erhalten werden kann. Shares and one as a pure wide field image or as a picture with predominantly non-focal shares. An advantage of this method based on structured illumination is that parallel to the confocal image, a wide field image can also be obtained virtually in one shot.

Letztlich ist allen auf strukturierter Beleuchtung basierenden Systemen gemein, dass während der Änderung des Phasenmusters und/oder beim Verfahren der Probe bzw. des Sensors in z- Richtung Vibrationen einen störenden Einfluss auf das In the end, all systems based on structured illumination have in common that during the change of the phase pattern and / or during the movement of the sample or the sensor in the z direction, vibrations have a disturbing effect on the

Messergebnis nehmen können. Can take measurement result.

Es existieren noch andere Weitfeld-Methoden, mit denen There are other wide field methods with which

optische Schnitte erzeugt werden können. Hier ist zum Beispiel die Fokus-Variation zu nennen, bei welcher die Bildschärfe in Abhängigkeit von z ausgewertet wird, um hieraus ähnlich dem konfokalen Fall ein Maximum zu errechnen. Es werden dabei auch räumliche Informationen des Systems herangezogen. Hinsichtlich der Schwingungsanfälligkeit bestehen die gleichen Probleme wie bei den zuvor genannten Verfahren. optical sections can be generated. Here, for example, the focus variation should be mentioned, in which the image sharpness is evaluated as a function of z in order to calculate a maximum similar to the confocal case. It also spatial information of the system are used. With regard to susceptibility to vibration, the same problems exist as in the aforementioned methods.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Mikroskop und ein It is the object of the invention to provide a microscope and a

Verfahren zur Erzeugung einer ortsaufgelösten Höheninformation einer Probe anzugeben, bei welchen störende Bewegungen am Mikroskop vermieden werden können. To provide a method for generating a spatially resolved height information of a sample, in which disturbing movements can be avoided on the microscope.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und durch ein Weitfeldmikroskop gemäß Anspruch 7 gelöst. The object is achieved by a method according to claim 1 and by a wide field microscope according to claim 7.

Erfindungsgemäß wird das chromatisch konfokale Prinzip auf ein optisches Weitfeld-Schnittbildverfahren angewendet und According to the invention, the chromatic confocal principle is applied to a wide-field optical cross-sectional imaging method and

angepasst. Dies wird insbesondere durch eine Kodierung der Wellenlänge im Beleuchtungs- oder Detektionsstrahlengang erreicht. In einer bevorzugten Ausführungsform werden customized. This is achieved in particular by encoding the wavelength in the illumination or detection beam path. In a preferred embodiment

wellenlängeabhängige Filter im Detektionsstrahlengang Wavelength-dependent filters in the detection beam path

verwendet . In einem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Probe mit einer breitbandigen Beleuchtungsquelle in einem used. In a method according to the invention, a sample with a broadband illumination source in one

Beleuchtungsstrahlengang beleuchtet . Illuminated beam path illuminated.

Der Beleuchtungsstrahlengang wird nach dem chromatisch  The illumination beam path becomes chromatic

konfokalen Prinzip chromatisch moduliert. confocal principle modulated chromatically.

Weiterhin wird mindestens ein Weitfeldbild erfasst, indem von der Probe in einem Detektionsstrahlengang reflektiertes oder emittiertes Probenlicht erfasst wird. Furthermore, at least one far field image is detected by detecting sample light reflected or emitted by the sample in a detection beam path.

Das Weitfeldbild kann sowohl rein konfokale Anteile des The wide field image can be both purely confocal parts of the

Probenlichts (z.B. bei der Verwendung einer Nipkow-Scheibe) aufweisen, aber auch aus konfokalen und außerfokalen Anteilen des Probenlichtes zusammengesetzt sein. Im Beobachtungsstrahlengang und/oder im Beleuchtungs- oder Anregungsstrahlengang kommt mindestens eine Sample light (eg when using a Nipkow disc), but also be composed of confocal and non-focal portions of the sample light. In the observation beam path and / or in the illumination or excitation beam path is at least one

wellenlängeabhängige Filterfunktion bzw. Spektralverteilung zum Einsatz und für jeden Bildpunkt in x-y-Richtung werden mindestens zwei Messvorgänge mit den unterschiedlichen Filtern bzw. Spektralverteilungen durchgeführt. Diese Messvorgänge können parallel (bei der Verwendung mehrerer Bildsensoren) oder sequentiell stattfinden. Wird beispielsweise das Verhältnis aus den Intensitäten der mindesten zwei Messvorgänge in jedem Bildpunkt des Wavelength-dependent filter function or spectral distribution are used and for each pixel in the x-y direction, at least two measuring operations are carried out with the different filters or spectral distributions. These measurements can take place in parallel (when using several image sensors) or sequentially. For example, if the ratio of the intensities of the at least two measurements in each pixel of the

Weitfeldbildes gebildet, so ist hieraus die Wellenlänge mit maximaler Intensität des Probenlichtes und damit der Höhenwert der Probe am jeweiligen Bildpunkt bestimmbar. Farfieldbildes formed, it is from this the wavelength with maximum intensity of the sample light and thus the height value of the sample at each pixel can be determined.

Insbesondere gelingt dies prinzipiell unabhängig von der spektralen Reflektivität der Probe sowie unabhängig von den spektralen Eigenschaften der Lichtquelle und oder des Gerätes. Allgemein ist das Intensitätssignal im erfindungsgemäßen In particular, this is possible in principle independently of the spectral reflectivity of the sample and independently of the spectral properties of the light source and or of the device. In general, the intensity signal is in the invention

Verfahren und Mikroskop im i-ten Messvorgang gegeben durch: h{x,y,z) =jάλ' Ρ{χ,γ,λ') R{x,y, ') Τ^χ,γ,λ') λ[ζχ,γ)](λ[ζ(χ,γ)] - λ') Method and microscope in the i-th measuring procedure given by: h {x, y, z) = jάλ 'Ρ {χ, γ, λ') R {x, y, ') Τ ^ χ, γ, λ') λ [ ζχ, γ)] (λ [ζ (χ, γ)] - λ ')

Mit : With :

P(x,y, r): spektrale Charakteristik der Lichtquelle und des P (x, y, r ): spectral characteristics of the light source and the

Geräts eventuell auch abhängig von x,y  Device may also depend on x, y

R{x,y, '): spektrale Reflektivität der Probe R {x, y, '): spectral reflectivity of the sample

Τι{χ,γ,λ'): Filterfunktion oder Spektralverteilung im i-ten  Τι {χ, γ, λ '): filter function or spectral distribution in the i-th

Messvorgang bzw. chromatische Modulation (beinhaltet auch Strahlteiler etc.)  Measuring process or chromatic modulation (also includes beam splitters, etc.)

gXmax(hmax-X) : spektrale Geräte-Response-Funktion mit Xmax als gXmax (h max -X): spectral device response function with X max as

Parameter parameter

max = [z(x,y)]: maximal reflektierte Wellenlänge an der Stelle x,y entsprechend der Höhenfunktion z(x,y) : Höhenfunktion der Probe max = [z (x, y)]: maximum reflected wavelength at x, y according to the height function z (x, y): Height function of the sample

Gesucht ist nun die Höhenfunktion z(x,y) für die zu untersuchende Probe. Die konfokale oder quasi konfokale Detektion äußert sich insbesondere in der Funktion gxmax( max-X) . Die We are now looking for the height function z (x, y) for the sample to be examined. The confocal or quasi-confocal detection manifests itself in particular in the function gx max ( max -X). The

Parametrisierung hinsichtlich der Wellenlänge deutet an, dass diese Funktion je nach Beschaffenheit der chromatischen Ablage spektral variiert. Für die weitere Betrachtung wird  Parameterization with regard to the wavelength indicates that this function varies spectrally depending on the nature of the chromatic deposition. For further consideration will be

vereinfachend angenommen, dass die Parametrisierung simplifying assumed that the parameterization

vernachlässigbar ist und die Funktion g eine bei 0 lokalisierte Deltafunktion darstellt. Die obige Formel vereinfacht sich dann zu: li(x,y,z) = P(x,y, [z(x,y)]) Ä(x,y,A[z(x,y)]) 7Kx,y,A[z(x,y)]) Sind P, R und T hinreichend bekannt, so kann hieraus is negligible and the function g represents a delta function located at 0. The above formula then simplifies to: li (x, y, z) = P (x, y, [z (x, y)]) A (x, y, A [z (x, y)]) 7Kx, y, A [z (x, y)]) If P, R, and T are sufficiently well known, we can conclude from this

prinzipiell bereits z(x,y) abgeleitet werden, was allerdings einen enormen Kalibrieraufwand mit sich bringt, auch da es sich um eine Absolutmessung handelt. Werden jedoch mindestens zwei Detektionsvorgänge i=l,2 in principle already z (x, y) are derived, which, however, entails enormous calibration effort, also because it is an absolute measurement. However, if at least two detection processes i = l, 2

herangezogen, so kann das Verhältnis gebildet werden zu: used, the ratio can be formed to:

/jfa , z) _ 7\(x,y,l[z(x,y)])/ jfa, z) _7 \ (x, y, l [z (x, y)])

Figure imgf000008_0001
Figure imgf000008_0001

P und R spielen keine Rolle mehr. In Näherung gilt dies auch dann, wenn P und R über den durch die Form von g vorgegebenen Integrationsbereich konstant sind. Aus der rechten Seite lässt sich anhand der bekannten Filterfunktionen bzw. P and R no longer matter. As an approximation, this also applies if P and R are constant over the integration range given by the form of g. From the right side can be based on the known filter functions or

Spektralverteilungen relativ einfach der zu einem gegebenen Intensitätsverhältnis zugehörige Wert λ und damit auch der Wert z(x,y) bestimmen. In einem Spezialfall weist T2 keine Wellenlängenabhängigkeit auf (TS(X) = constant) . Realisiert werden kann dieser Fall Spectral distributions relatively simple determine the value associated with a given intensity ratio λ and thus the value z (x, y). In a special case T 2 has no wavelength dependence (T S (X) = constant). This case can be realized

beispielsweise mit Hilfe zweier gleichartiger Detektoren und einem Strahlteiler, wobei nur in einem Strahlengang ein wellenlängen-abhängiger Filter zum Einsatz kommt. for example, with the aid of two similar detectors and a beam splitter, wherein only in one beam path, a wavelength-dependent filter is used.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, nur einen Kanal zu verwenden und zwei sequentielle Messungen mit und ohne bzw. mit zwei verschiedenen wellenlängen-abhängigen Filter Another possibility is to use only one channel and two sequential measurements with and without or with two different wavelength-dependent filters

durchzuführen, die allerdings in so schneller Folge but in quick succession

durchgeführt werden, dass quasi von einer Einschuss-Messung gesprochen werden kann (Gesamtmessung < 100ms) . be carried out that can be said to speak of a bullet measurement (total measurement <100ms).

Auch möglich ist die Verwendung eines Filters in der Anregung, so dass bei gleicher Lichtquelle alternierend mit und ohne Filter gemessen wird. Also possible is the use of a filter in the excitation, so that is measured with the same light source alternately with and without filter.

Ein weiterer Spezialfall ist die Verwendung zweier spektral zueinander versetzter Bandpassfilter in Anregung und/oder Detektion. In der Detektion ist auch hier neben einer Another special case is the use of two spectrally offset bandpass filters in excitation and / or detection. In the detection is also here next to one

sequentiellen Anordnung eine parallele Anordnung möglich. Ein Beispiel für die parallele Anordnung ist die Verwendung einer Farbkamera mit Bayer-Pattern mit Auswahl von jeweils zwei Farbkanälen . sequential arrangement a parallel arrangement possible. An example of the parallel arrangement is the use of a Bayer pattern color camera with two color channels each.

Ein weiterer Spezialfall ist beispielsweise die Verwendung von zwei Detektionskanälen und einem dichroitischen Strahlteiler, so dass T2=l-T] wird. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Another special case is, for example, the use of two detection channels and a dichroic beam splitter such that T 2 = 1T]. Preferred embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to FIGS.

Es zeigen: ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Weitfeldmikroskops ; eine Ausgestaltungsvariante mit parallelen Detektoren; eine Ausgestaltungsvariante mit parallelen Detektoren und Filtern im Detektionsstrahlengang; eine Ausgestaltungsvariante mit einem Schaltelement im Detektionsstrahlengang; eine Ausgestaltungsvariante mit einem Chip-Splitter- Detektor; ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mikroskops; ein drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mikroskops; eine vorteilhafte Ausgestaltungsvariante des Beleuchtungsstrahlenganges mit einem Schaltelement; eine vorteilhafte Ausgestaltungsvariante des Beleuchtungsstrahlenganges mit zwei gleichen Be1euchtungsIichtquellen; eine vorteilhafte Ausgestaltungsvariante des Beleuchtungsstrahlenganges mit zwei spektral verschiedenen Beleuchtungslichtquellen . Show it: a first preferred embodiment of a wide field microscope according to the invention; an embodiment variant with parallel detectors; an embodiment variant with parallel detectors and filters in the detection beam path; an embodiment variant with a switching element in the detection beam path; an embodiment variant with a chip splitter detector; a second preferred embodiment of a microscope according to the invention; a third preferred embodiment of a microscope according to the invention; an advantageous embodiment variant of the illumination beam path with a switching element; an advantageous embodiment variant of the illumination beam path with two equal moistening light sources; an advantageous embodiment variant of the illumination beam path with two spectrally different illumination light sources.

In der nachfolgenden Figurenbeschreibung gelten gleiche In the following description of the figures the same apply

Bezugsziffern für gleiche Elemente. Deren Funktionsbeschrei- bungen gelten auch in den Figuren bzw. Ausführungsformen, in denen sie nicht ausdrücklich erwähnt sind. Reference numerals for like elements. Their functional description also apply in the figures or embodiments in which they are not expressly mentioned.

Figur 1 zeigt eine erste bevorzugtes Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Weitfeldmikroskops. Eine polychromatische Beleuchtungsquelle 1 (z. Bsp. Breitband-Laser, Halogenlampe, Superlumineszenz-Diode, ...) , bei der in dieser Ausführungsform verschiedene spektrale Verteilungen durch ein Selektions¬ element 2 selektierbar sind. Dieses Selektionselement 2 kann beispielsweise ein AOTF (Acousto-optical Tunable Filter) , ein Prisma, ein Gitter oder auch eine Filterselektionseinheit sein. Das Beleuchtungslicht kann dann durch eine Ablenkeinheit 3 in unterschiedliche Richtungen abgelenkt werden. Die FIG. 1 shows a first preferred embodiment of a wide field microscope according to the invention. A polychromatic light source 1 (z. Ex. Broadband laser, halogen lamp, superluminescent diode, ...), wherein in this embodiment, different spectral distributions can be selected by a selection element 2 ¬. This selection element 2 can be, for example, an AOTF (acousto-optical tunable filter), a prism, a grating or also a filter selection unit. The illumination light can then be deflected by a deflection unit 3 in different directions. The

Ablenkeinheit 3 stellt beispielsweise einen schnell Deflection unit 3, for example, provides a fast

schaltbaren Spiegel (z.B. Galvo-Spiegel) , einen AOD (Acousto- optical deflector) oder eine auf Polarisationsdrehung switchable mirrors (e.g., galvo mirrors), AOD (Acousto-optic deflector) or polarization rotation

basierende Schalteinheit dar. based switching unit.

Ein strukturiertes Element 4 ist in einer Ebene A konjugiert zu einer Probenebene P angeordnet. Im einfachsten Fall stellt das strukturierte Element 4 eine transmittive 1D- oder 2D- Gitterstruktur dar. Die Struktur wird über refraktiv und/oder diffraktiv wirkende Farblängsfehler-induzierende Elemente 6, 7 (Objektiv) in den Probenraum abgebildet, so dass hier eine chromatische Aufspaltung 8 in z-Richtung generiert wird, d.h. der Fokus verschiebt sich in Abhängigkeit von der Wellenlänge in z-Richtung. A structured element 4 is arranged in a plane A conjugate to a sample plane P. In the simplest case, the structured element 4 represents a transmissive 1D or 2D lattice structure. The structure is imaged into the sample space via refractive and / or diffractive longitudinal chromatic aberration-inducing elements 6, 7 (objective), so that here a chromatic splitting 8 is generated in z-direction, ie the focus shifts in dependence on the wavelength in the z-direction.

Im Beobachtungsstrahlengang sind vorteilhafterweise In the observation beam are advantageously

Lichtleiterfasern 9 angeordnet. Es kann aber in anderen Optical fiber 9 is arranged. But it can be in others

Ausführungsformen hierfür auch eine einfache Freistrahlführung basierend auf Spiegeln verwendet werden. Mit den  Embodiments for this purpose, a simple free beam guidance based on mirrors are used. With the

Lichtleitfasern 9 kann optional eine Polarisationsfilterung vorgenommen werden. Durch die Ablenkeinheit 3 ist es möglich, das strukturierte Element 4 mit Hilfe je einer Kollimationslinse 11 von zwei Seiten sequentiell zu beleuchten (gestrichelte Darstellung) . Dazu ist das strukturierte Element 4 verspiegelt ausgeführt, es können dementsprechend zwei Gitterphasen in den Probenraum bzw. die Probenebene P abgebildet werden. Ist das Optical fibers 9 can optionally be made a polarization filtering. By means of the deflection unit 3, it is possible to sequentially illuminate the structured element 4 by means of a respective collimating lens 11 from two sides (dashed representation). For this purpose, the structured element 4 is executed mirror-coated, it can accordingly be imaged two grid phases in the sample space or the sample plane P. Is this

strukturierte Element 4 nicht verspiegelt, so entfällt die Ablenkeinheit 3 und die gestrichelt dargestellte Optik. structured element 4 is not mirrored, so eliminates the deflection unit 3 and the dashed lines shown optics.

Zur Vereinigung des Transmissions- und Reflexions- Strahlengangs wird ein Strahlteiler 12 verwendet. Das To combine the transmission and reflection beam path, a beam splitter 12 is used. The

Beleuchtungslicht wird dann durch einen Strahlteiler 13 weiter zu einer im Probenraum P positionierten Probe 14 geführt, wobei der Strahlteiler 13 vorteilhafterweise als Illumination light is then passed through a beam splitter 13 on to a sample 14 positioned in the sample space P, the beam splitter 13 advantageously being referred to as

Polarisationsstrahlteiler ausgeführt ist. Es kann nämlich weiterhin eine Lambda/4-Platte 16 im Strahlengang angeordnet sein, so dass das zur Probe 14 gehende Beleuchtungslicht und von der Probe 14 reflektierte oder emittierte zu detektierende Probenlicht eine um 90° zueinander verdrehte Polarisation aufweisen und so am Strahlteiler 13 gut voneinander abgetrennt werden können.  Polarization beam splitter is executed. Namely, it can continue to be a lambda / 4 plate 16 is arranged in the beam path, so that the sample 14 going to the illumination light and the sample 14 reflected or emitted to be detected sample light having a 90 ° to each other rotated polarization and so well at the beam splitter 13 from each other can be separated.

Weiterhin ist es mit einer solchen Konfiguration möglich, störende Reflexionen, die von den optischen Elementen einerFurthermore, it is possible with such a configuration, disturbing reflections from the optical elements of a

Detektionseinheit 17 und nicht von der Probe 14 herrühren, zu unterdrücken. Hierzu kann weiterhin vor der Detektoreinheit 17 ein Polarisationsfilter 18 angeordnet sein. Die Detection unit 17 and not from the sample 14, to suppress. For this purpose, a polarization filter 18 can furthermore be arranged in front of the detector unit 17. The

Detektionseinheit 17 kann eine einfache Kamera mit Detection unit 17 may be a simple camera with

entsprechender Abbildungsoptik sein, wenn die spektralen corresponding imaging optics, if the spectral

Verteilungen über das Selektionselement 2 allein in der Distributions over the selection element 2 alone in the

Beleuchtung bzw. Anregung gewählt werden. Zusätzlich oder stattdessen ist auch eine der Ausführungsvarianten gemäß der Figuren 2 bis 5 möglich. Figur 2 beschreibt beispielsweise eine Anordnung, in welcher das Probenlicht zunächst durch einen Farbteiler 19 geführt wird, so dass zwei Detektionskanäle bedient werden, die jeweils eine Abbildungsoptik 21 und eine Kamera 22 umfassen. Lighting or excitation can be selected. In addition or instead, one of the embodiments according to FIGS. 2 to 5 is also possible. FIG. 2, for example, describes an arrangement in which the sample light is first guided through a color splitter 19, so that two detection channels are operated, each comprising an imaging optic 21 and a camera 22.

Im Wesentlichen entspricht diese Anordnung dem oben In essence, this arrangement is the same as above

beschriebenen Spezialfall mit T2 = 1- Tl. In Figur 3 ist im Vergleich zu Fig. 2 der Farbteiler durch einen Strahlteiler 23 ersetzt, der zunächst keine In FIG. 3, in comparison to FIG. 2, the color divider is replaced by a beam splitter 23, which initially has no

wellenlängen-abhängige Filterung bewirkt. Diese kommt Wavelength-dependent filtering causes. This is coming

allerdings in Kanal I durch einen Filter 24 zustande. Optional kann auch in Kanal II ein Filter 26 angeordnet sein (T2 wäre dann nicht konstant; gibt es keinen Filter 26, so wäre T2 konstant) . however, in channel I through a filter 24. Optionally, a filter 26 may also be arranged in channel II (T2 would then not be constant, if there is no filter 26, T2 would be constant).

Mit Figur 4 wird die weiter oben bereits beschriebene With Figure 4 is already described above

sequentielle Detektion abgebildet. Ein Schaltelement 27 dient dem sequentiellen Schalten von Filterunktionen . Das sequential detection mapped. A switching element 27 serves for the sequential switching of filter functions. The

Schaltelement 27 kann dabei z.B. ein schnelles Filterrad oder ein AOTF oder eine geeignete Strahlteileranordnung mit  Switching element 27 can in this case e.g. a fast filter wheel or an AOTF or a suitable beam splitter arrangement with

Schaltspiegelanordnung sein. Eine spezielle Anordnung, die ähnlich wie die in Figur 2 oder 3 beschriebenen Anordnungen funktioniert, ist in Figur 5 gezeigt. Hier kommt ein sogenannter Chip-Splitter 28 zum Switching mirror arrangement be. A particular arrangement, which functions similar to the arrangements described in FIG. 2 or 3, is shown in FIG. Here comes a so-called chip splitter 28

Einsatz, wie er beispielsweise von der Firma Optosplit Use, as for example by the company Optosplit

angeboten wird, d.h. es wird ein und derselbe Kamerachip der Kamera 22 für die zwei Messvorgänge genutzt, die somit auch parallel ablaufen können. is offered, i. One and the same camera chip of the camera 22 is used for the two measuring operations, which can therefore also take place in parallel.

Es ist somit mit einer Vorrichtung gemäß der zuvor It is thus with a device according to the above

beschriebenen Figuren zunächst möglich, unterschiedliche Gitterphasen bzw. Strukturen auf die Probe abzubilden und zu detektieren, und es kann auf diese Weise wie bei den gängigen Verfahren der strukturierten Beleuchtung ein „optisches described figures initially possible, different To image and detect lattice phases or structures on the sample, and it can in this way as in the usual methods of structured illumination an "optical

Schnittbild" erstellt werden, welches für ein gegebenes Pixel in xy nur dann ein signifikantes Signal aufweist, wenn die Probenoberfläche an dieser Stelle im Fokus ist. In der Regel lässt sich hier stets eine Wellenlänge finden, für die dieser Fall gegeben ist, sofern die Oberflächentopographie in ihrer Höhendynamik nicht wesentlich über den mit der chromatisch Ablage verknüpften Messbereich hinaus geht. If the surface of the sample is in focus at this location for a given pixel in xy, it is usually possible to find a wavelength for which this case is given, provided the surface topography in their height dynamics does not go much beyond the associated with the chromatic storage measuring range addition.

Die Auswertung der Bilddaten erfolgt dahingehend, dass für jedes Pixel diejenige Wellenlänge ermittelt wird, bei der das optische Schnittbildsignal maximal wird. Hieraus kann dann direkt auf die Funktion z(x,y) bzw. die Oberflächentopographie geschlossen werden. Dies erfolgt beispielsweise durch The evaluation of the image data takes place in such a way that the wavelength at which the optical sectional image signal becomes maximum is determined for each pixel. From this, the function z (x, y) or the surface topography can be directly deduced. This is done for example by

Auswertung der Filterfunktion wie oben beschrieben, wobei im einfachsten Fall die Intensitätsverhältnisse aus den Evaluation of the filter function as described above, wherein in the simplest case, the intensity ratios of the

mindestens zwei Messvorgängen ausgewertet werden und hieraus direkt auf die Wellenlänge geschlossen wird. at least two measuring processes are evaluated and from this directly on the wavelength is closed.

Selbstverständlich sind hierbei Mehrfachmessungen sinnvoll, um ein besseres Signal-Rausch-Verhältnis zu erhalten. Sinnvoll kann es darüber hinaus auch sein, die Mehrfachmessungen bei unterschiedlichen Absolut-Höhen durch ein Verschieben der Probe relativ zum Sensor durchzuführen. Dies ist dann  Of course, multiple measurements are useful here in order to obtain a better signal-to-noise ratio. In addition, it can also be useful to carry out the multiple measurements at different absolute heights by moving the sample relative to the sensor. This is then

vorteilhaft, wenn die Probe stark gefärbt ist und in advantageous if the sample is strongly colored and in

unterschiedlichen Spektralbereichen ein unterschiedlichen Reflexionsverhalten zeigt. In Abhängigkeit von der Probe ist ebenfalls ein HDR-Imaging beispielsweise durch Mehrfachmessungen mit unterschiedlichen Belichtungszeiten sinnvoll, damit das Rauschen für jedes Pixel im wesentlichen Shot-Noise limitiert ist. Mitunter reicht eine Kalibrierung unabhängig von der Funktion g sowie der Funktion P nicht aus, so dass diese beiden Funktionen als Geräte- Eigenschaften noch mit hinzugezogen werden müssen. Die shows different spectral ranges a different reflection behavior. Depending on the sample, HDR imaging, for example, by multiple measurements with different exposure times is also useful, so that the noise for each pixel is essentially shot-noise limited. Sometimes a calibration is sufficient regardless of the function g as well as the function P is not enough, so these two functions as device properties still have to be included. The

Wellenlänge wird dann unter Umständen nicht direkt, sondern unter Anwendung eines iterativen Verfahrens bestimmt. Wavelength may then be determined not directly, but using an iterative method.

Ist die Oberflächentopographie so beschaffen, dass ihre Is the surface topography such that its

Höhendynamik den mit der chromatisch Ablage verknüpften Height dynamics associated with chromatic storage

Messbereich übersteigt, so ist gegebenenfalls ein z-Stitching erforderlich, bei welchem gleichartige Messungen bei Measuring range exceeds, so if necessary, a z-stitching is required, in which similar measurements at

verschiedenen Abständen zwischen Sensor und Probe durchgeführt werden und anschließend miteinander verknüpft werden. different distances between sensor and sample are performed and then linked together.

Die Filterfunktionen sind sinnvollerweise so an die The filter functions are usefully like that

chromatische Farbablage angepasst, dass über den gesamten Wellenlängenbereich eine ähnlich sensitive Höhenbestimmung möglich ist. adapted chromatic color storage that over the entire wavelength range, a similarly sensitive height determination is possible.

Mitunter kann es zweckmäßig sein, eine Filterfunktion sowohl in der Beleuchtung als auch in der Detektion anzuwenden sowie mehrere Messungen mit unterschiedlichen Filterfunktionen durchzuführen, um eine bessere Sensitivität hinsichtlich der Höhenbestimmung zu erreichen. Sometimes it may be useful to apply a filter function in both lighting and detection, as well as to perform multiple measurements with different filter functions to achieve better sensitivity in terms of altitude determination.

Mit Hinblick auf Figur 1 kann das Schalten unterschiedlicher Gitterphasen auch durch ein einfaches Umschalten von With regard to Figure 1, the switching of different grid phases can also by a simple switching of

Strahlengängen realisiert werden, wozu beispielsweise ein elektrooptischer Modulator (EOM) oder ein akustooptischer Modulator (AOD) zum Einsatz kommen kann. Im gezeigten Fall ergibt sich dabei beispielsweise eine phasenverschobene  Beam paths can be realized, including, for example, an electro-optical modulator (EOM) or an acousto-optic modulator (AOD) can be used. In the case shown here results, for example, a phase-shifted

Abbildung des strukturierten Elementes 4 in Transmission undIllustration of the structured element 4 in transmission and

Reflexion. Es sind darüber hinaus auch Anordnungen denkbar, wo beispielsweise ein EOM oder ein AOD oder auch ein Galvo- Spiegel ein schnelles Gitterschalten durch eine direkte Reflection. In addition, arrangements are conceivable where, for example, an EOM or an AOD or even a Galvo mirror a fast grid switching by a direct

Modulation in der Pupillenebene des Objektivs 7 bewirkt. Ein Gitter ist hier gemäß der Fouriertransformation im Modulation in the pupil plane of the lens 7 causes. One Grid is here according to the Fourier transform in

Wesentlichen als Punktmuster dargestellt, welches den Essentially represented as a dot pattern, which the

einzelnen Beugungsordnungen des Gitters entspricht. Durch eine Winkelmodulation wäre es beispielsweise möglich, schnell zwischen unterschiedlichen Gitterlagen zu schalten. corresponds to individual diffraction orders of the grid. By means of an angle modulation, it would be possible, for example, to switch quickly between different grid positions.

In einer anderen Variante wird das strukturierte Element 4, das auch durch eine 2D-Lochblenden-Anordnung gebildet sein kann, auf verschiedene Positionen bewegt, und es werden mit der Detektoreinheit 17 entsprechende Bilder aufgenommen, wobei hier aber nur jeweils ein Lichtkanal der Beleuchtung verwendet wird. Die Detektoreinheit 17 kann gleichsam als digitales PH- verwendet werden, so dass ein echt konfokales Bild durch In another variant, the structured element 4, which may also be formed by a 2D pinhole arrangement, is moved to different positions, and corresponding images are taken with the detector unit 17, but in this case only one light channel of the illumination is used , The detector unit 17 can also be used as a digital PH, so that a truly confocal image

Verrechnen und Zusammensetzen der bei den einzelnen Positionen aufgenommenen Bilder erhalten wird. Billing and composition of the images taken at each position is obtained.

Die Auswertung hinsichtlich der Wellenlänge erfolgt wie oben beschrieben . In einer weiteren Variante entfällt die Struktur 4 komplett und es wird jeweils nur für jeden lokalen Bildbereich eine Schärfefunktion über die Wellenlänge ermittelt. Dies The evaluation with regard to the wavelength takes place as described above. In a further variant, the structure 4 is completely eliminated and a sharpening function over the wavelength is determined in each case only for each local image area. This

entspricht dem Prinzip der Fokusvariation, wie sie corresponds to the principle of focus variation, as they are

beispielsweise in M. Rahlves, J. Seewig, „Optisches Messen technischer Oberflächen", Beuth Verlag GmbH, Berlin, 2009, beschrieben ist. Bei hinreichend strukturierten Proben reicht auch dies aus, um Höheninformationen zu erhalten. for example in M. Rahlves, J. Seewig, "Optical Measurements of Technical Surfaces", Beuth Verlag GmbH, Berlin, 2009. With sufficiently structured samples, this is also sufficient to obtain height information.

Ähnlich gestaltet sich ein Aufbau, der nach dem Prinzip des HiLo-Verfahrens funktioniert. Das strukturierte Element 4 kann hier auch ein Element zu gezielten Einführung eines Speckle- Patterns darstellen, welches komplett aus dem Strahlengang entfernt werden kann. Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Similarly, a structure that works on the principle of HiLo method designed. The structured element 4 can also represent an element for targeted introduction of a speckle pattern, which can be completely removed from the beam path. FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of a

chromatisches Weitfeldmikroskop, welches der Kombination des Apertur-Korrelationsprinzips mit der chromatisch konfokalen Technologie entspricht. In einer Zwischenbildebene Z ist hier eine rotierbare Scheibe 31 mit einer verspiegelten Struktur 32 angeordnet. Das von der Probe 14 zurückreflektierte oder emittierte Probenlicht (Detektionsstrahlengang) wird im dargestellten Beispiel in zwei Kamera-Kanälen detektiert, wobei ein erster Detektor 33 das durch die Scheibe 31 Chromatic wide field microscope, which corresponds to the combination of the aperture correlation principle with the chromatic confocal technology. In an intermediate image plane Z, a rotatable disk 31 with a mirrored structure 32 is arranged here. The sample light (detection beam path) reflected or emitted back from the sample 14 is detected in two illustrated camera channels in the example shown, a first detector 33 passing through the disc 31

transmittierte Probenlicht (konfokale Anteile) und ein zweiter Detektor 34 das ab der verspiegelten Struktur 32 reflektierte Probenlicht (Weitfeld-Bild mit außerfokalen Anteilen) transmitted sample light (confocal components) and a second detector 34 the sample light reflected from the mirrored structure 32 (wide-field image with non-focal portions)

erfassen. Optional können auch hier Polarisationsfilter 18 im Detektionsstrahlengang angeordnet sein. to capture. Optionally, polarization filters 18 can also be arranged in the detection beam path here.

Aus den beiden Bildern der Detektoren 33, 34 kann in From the two images of the detectors 33, 34 can in

Abhängigkeit von der Wellenlänge sowohl ein Weitfeld-Bild als auch ein konfokales Bild errechnet werden. Wiederum ergibt sich aus der Intensität als Funktion der Wellenlänge die gesuchte Höheninformation für jedes Detektionspixel . Natürlich lässt sich die erhaltene Farbaufnahme auch direkt dazu nutzen, ein Farbbild mit erweiterter Schärfentiefen-Information darzustellen. Ebenso sind auch Aufbauten möglich, bei denen die beiden Kanäle auf nur einem Kamera-Chip angeordnet sind. Depending on the wavelength both a wide-field image and a confocal image can be calculated. Again, the intensity information as a function of the wavelength yields the sought height information for each detection pixel. Of course, the resulting color image can also be used directly to represent a color image with extended depth of field information. Likewise, structures are possible in which the two channels are arranged on only one camera chip.

In Figur 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, in welchen beispielsweise ein Lochblenden-Array 41 bzw. eine Nipkow-Scheibe zum Einsatz kommt. Eine Erfassung der gesamten Probenoberfläche wird durch eine Bewegung (Rotation, FIG. 7 shows a further exemplary embodiment in which, for example, a pinhole array 41 or a Nipkow disk is used. A detection of the entire sample surface is achieved by a movement (rotation,

Verschiebung) des Lochblenden-Arrays 41 und/oder eine Shift) of the pinhole array 41 and / or a

optionale Scannereinheit 42 erreicht. Ist das Lochblenden- Array 41 eine Nipkow-Scheibe und als solche mit strukturierten und unstrukturierten Sektoren ausgeführt, so stellt diese Ausführungsform auch einen Sonderfall der Apertur-Korrelation dar, bei welchem die Konfokalitätsauswertung durch Verrechnung von sequentiell oder parallel aufgenommenen strukturiert und nicht-strukturiert beleuchteten Bildern erfolgt. Ein Interferometerelement 43 ist optional zur Steigerung der Messgenauigkeit vorgesehen. Dieses kann auch in allen anderen Ausführungsformen vorhanden sein. optional scanner unit 42 reached. If the pinhole array 41 is a Nipkow disk and designed as such with structured and unstructured sectors, this embodiment also provides a special case of the aperture correlation in which the confocality evaluation is carried out by offsetting sequentially or parallel recorded structured and non-structured illuminated images. An interferometer element 43 is optionally provided to increase the measurement accuracy. This may also be present in all other embodiments.

Figuren 8 bis 10 zeigen mögliche Ausgestaltungsvarianten zum Einsatz von Filterfunktionen bzw. unterschiedlichen spektralen Verteilungen im Beleuchtungsstrahlengang. FIGS. 8 to 10 show possible design variants for the use of filter functions or different spectral distributions in the illumination beam path.

So zeigt Figur 8 die polychromatischen Lichtquelle 1, deren Licht mit einem schnellen Schaltelement 44 in unterschiedliche Kanäle geleitet werden kann, was wiederum in Analogie zum oben besprochenen den zwei Messvorgängen gleich kommt. In beiden Kanälen können nun unterschiedliche Filter 46 und 47 Thus, FIG. 8 shows the polychromatic light source 1, whose light can be conducted with a fast switching element 44 into different channels, which in turn is the same as the two measuring processes in analogy to the one discussed above. In both channels now different filters 46 and 47

angeordnet sein. Im Prinzip reicht auch nur einer der beiden Filter 46, 47. In jedem Fall findet eine Strahlvereinigung am Strahlvereinigerelement 48 statt, wobei dieses in einer geschickten Variante auch polarisationssensitiv z.B. als Polarisationsstrahlteiler gestaltet sein kann. Wird statt des Strahlvereinigerelementes 48 ein Farbteiler eingesetzt, so kann auf die Filter 46, 47 ggf. verzichtet werden, was in der Gesamtwirkung dem anhand von Fig. 2 beschriebenen Fall in sequentieller Ausführung entspricht. be arranged. In principle, only one of the two filters 46, 47 is sufficient. In each case, a beam combination takes place at the beam combiner element 48, wherein in a skilful variant this is also polarization-sensitive, e.g. can be designed as a polarization beam splitter. If a color splitter is used instead of the beam combiner element 48, the filters 46, 47 may possibly be dispensed with, which corresponds in its overall effect to the case described in FIG. 2 in a sequential design.

Fig. 9 zeigt eine Ausgestaltungsvariante der Erfindung, bei der zwei gleichartige Lichtquellen 1 mit jeweils Fig. 9 shows an embodiment variant of the invention, in which two similar light sources 1 with, respectively

nachgeschalteten Filtern 46, 47 verwendet werden, die schnell hintereinander geschaltet werden. downstream filters 46, 47 are used, which are connected in quick succession.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltungvariante gibt Fig. 10 wieder. Hier werden zwei unterschiedliche Beleuchtungsquellen 51 und 52 eingesetzt, die sich hinsichtlich ihrer spektralen Charakteristik unterscheiden. Das Strahlvereinigungselement 53 ist nunmehr als reiner Strahlvereiniger ausgeführt. Die spektralen Charakteristiken ergeben bereits die gewünschten Filterfunktionen. Beispielsweise können die Spektren der A further advantageous embodiment variant is shown in FIG. 10 again. Here are two different sources of illumination 51 and 52 are used, which differ in terms of their spectral characteristics. The beam combining element 53 is now designed as a pure beam combiner. The spectral characteristics already yield the desired filter functions. For example, the spectra of the

Beleuchtungsquellen 51, 52 leicht zueinander verschoben und gaussförmig sein. Aus dem Intensitätsverhältnis der beiden mit jeweils einer der Beleuchtungsquellen 51, 52 gekoppelten  Illumination sources 51, 52 are slightly shifted from each other and gaussförmig. From the intensity ratio of the two with each one of the illumination sources 51, 52 coupled

Messvorgänge ist dann sofort die Wellenlänge ableitbar. Measurements is then immediately derived the wavelength.

Bezugs zeichenliste Reference sign list

01 Beleuchtungsquelle 32 verspiegelte Struktur01 illumination source 32 mirrored structure

02 Selektionselement 33 erste Detektoreinheit02 selection element 33 first detector unit

03 Ablenkeinheit 34 zweite Detektoreinheit03 deflecting unit 34 second detector unit

04 strukturiertes Element 35 04 structured element 35

05 41 Lochblenden-Array 05 41 pinhole array

06 Farblängsfehler- 42 Scannereinheit  06 Color longitudinal error- 42 Scanner unit

induzierendes Element 43 Interferometer  inducing element 43 interferometer

07 Objektiv 44 Schaltelement  07 Lens 44 switching element

08 chromatische Aufspaltung 45  08 chromatic decomposition 45

09 Lichtleitfaser 46 Filter  09 optical fiber 46 filter

10 47 Filter 10 47 filters

11 Kollimationslinse 48 Strahlvereinigungselement 11 collimating lens 48 beam combining element

12 Strahlteiler 49 12 beam splitter 49

13 Strahlteiler 50  13 beam splitter 50

14 Probe 51 Beleuchtungsquelle  14 sample 51 illumination source

15 52 Beleuchtungsquelle 15 52 Lighting source

16 λ/4-Platte 53 Strahlvereinigungselement 16 λ / 4 plate 53 beam union element

17 Detektoreinheit 17 detector unit

18 Polarisationsfilter A, Z - Feldebene  18 polarization filters A, Z - field level

19 Farbteiler  19 color dividers

20 20

21 Abbildungsoptik  21 imaging optics

22 Kamera  22 camera

23 Strahlteiler  23 beam splitters

24 Filter  24 filters

25 25

26 Filter  26 filters

27 Schaltelement  27 switching element

28 Chip-Splitter  28 chip splitter

29 29

30  30

31 Scheibe  31 disc

Claims

Patentansprüche claims Verfahren zum Ermitteln einer ortsaufgelösten Method for determining a spatially resolved Höheninformation einer Probe (14) mit einem  Height information of a sample (14) with a Weitfeldmikroskop, folgende Schritte umfassend:  Wide field microscope, comprising the following steps: Beleuchten der Probe (14) mit einer breitbandigen Illuminate the sample (14) with a broadband Beleuchtungsquelle (1) in einem Lighting source (1) in one Beieuchtungsstrahlengang;  Beieuchtungsstrahlengang; chromatische Modulation des  Chromatic modulation of the Beleuchtungsstrahlenganges oder eines  Illumination beam path or a Detektionsstrahlenganges ;  Detection beam path; Erfassen mindestens eines Weitfeldbildes aus von der Probe in dem Detektionsstrahlengang reflektierten oder emittierten Probenlichtes mit chromatisch konfokalen Anteilen;  Detecting at least one wide field image of specimen light having chromatic confocal portions reflected or emitted from the specimen in the detection beam path; Pixelweises Ermitteln von Höheninformationen der Probe aus dem Weitfeldbild durch Auswerten chromatisch konfokaler Anteile des  Pixel - wise determination of height information of the sample from the wide field image by evaluation of chromatic confocal components of the Detektionsstrahlenganges in Abhängigkeit von der chromatischen Modulation.  Detection beam path as a function of the chromatic modulation. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin folgende Schritte umfassend : The method of claim 1, further comprising the steps of: Erfassen eines ersten Bildes mit einer ersten  Capture a first image with a first one chromatischen Modulationseinstellung;  chromatic modulation adjustment; Erfassen eines zweiten Bildes mit einer zweiten chromatischen Modulationseinstellung zeitgleich oder zeitversetzt zur Erfassung des ersten Bildes;  Acquiring a second image with a second chromatic modulation setting at the same time or with a time delay to acquire the first image; Ermitteln eines Verhältnisses der Intensitätssignale der beiden Bilder für jeden Bildpunkt;  Determining a ratio of the intensity signals of the two images for each pixel; Bestimmen eines Höhenwertes z(x,y) der Probe (14) für jeden Bildpunkt. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Intensitätssignal definiert ist durch Determining a height value z (x, y) of the sample (14) for each pixel. A method according to claim 2, characterized in that the intensity signal is defined by li(x,y,z) = / dX P(x,y,X') R(x,y,X') Τ^χ,γ,λ') gx[z(x,y)]( [z(_x,y)] - λ') , wobei : li (x, y, z) = / dX P (x, y, X ') R (x, y, X') Τ ^ χ, γ, λ ') gx [z (x, y)] ([z (_x, y)] - λ '), where: P(x,y,Xr) eine spektrale Charakteristik der Lichtquelle und des Geräts; P (x, y, X r ) a spectral characteristic of the light source and the device; R{x,y,X') eine spektrale Reflektivität der Probe;  R {x, y, X ') has a spectral reflectivity of the sample; Ti{x,y, ') die chromatische Modulation; Ti {x, y, ') the chromatic modulation; gAmax( max- ) eine spektrale Geräte-Response-Funktion mit Xmax als Parameter;gAmax (max-) a spectral device response function with X max as parameter; max eine maximal reflektierte Wellenlänge an einer max a maximum reflected wavelength at one Stelle x,y entsprechend einer Höhenfunktion; und z(x,y) die Höhenfunktion der Probe darstellt. Place x, y according to a height function; and z (x, y) represents the height function of the sample. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnisses der Intensitätssignale der beidenA method according to claim 2 or 3, characterized in that the ratio of the intensity signals of the two Bilder für jeden Bildpunkt nach der Vorschrift Pictures for each pixel according to the instructions l {x,y,z) _ Tx{_x,y,X\z{_x,y ) l {x, y, z) _ T x {_x, y, X \ z {_x, y) l2(x,y,z) r2 (x, y, A[z(x, y)]) l 2 (x, y, z) r 2 (x, y, A [z (x, y)]) gebildet wird. is formed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die chromatische Modulation des Beleuchtungsstrahlenganges durch eine sequentielle Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the chromatic modulation of the illumination beam path by a sequential Schaltung eines Filters in den Beleuchtungsstrahlengang oder in den Beobachtungsstrahlengang erfolgt. Switching a filter in the illumination beam path or in the observation beam path takes place. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen eines ersten Method according to one of claims 2 to 5, characterized in that the detection of a first Weitfeldbildes und eines zweiten Weitfeldbildes in zwei separaten Detektionskanälen erfolgt. Weitfeldmikroskop umfassend Wide field image and a second wide field image in two separate detection channels takes place. Wide field microscope comprising eine Beleuchtungsquelle (1, 52, 53), die in einem  an illumination source (1, 52, 53), which in one Beleuchtungsstrahlengang angeordnet ist;  Illuminating beam path is arranged; eine erste Detektoreinheit (17, 33) zur Erfassung eines Weitfeldbildes in einem Beobachtungsstrahlengang einer in einer Probenebene (P) beleuchteten Probe (14);  a first detector unit (17, 33) for detecting a wide-field image in an observation beam path of a sample (14) illuminated in a sample plane (P); einen Modulator zur chromatischen Modulation des  a modulator for chromatic modulation of the Beleuchtungsstrahlenganges oder des  Illumination beam path or the Beobachtungsstrahlenganges in einer Richtung senkrecht zur Probenebene (P) ;  Observation beam path in a direction perpendicular to the sample plane (P); eine Auswerteeinheit zur Ermittlung einer chromatisch konfokalen Höheninformation in jedem Bildpunkt des Weitfeldbildes  an evaluation unit for determining a chromatically confocal height information in each pixel of the wide field image Weitfeldmikroskop nach Anspruch 7, dadurch Wide field microscope according to claim 7, characterized gekennzeichnet, dass es einen zweiten Detektor umfasst, der gleichartig zum ersten Detektor ist. characterized in that it comprises a second detector which is similar to the first detector. Weifeldmikroskop nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Detektor ein Strahlteiler angeordnet ist und in einem der Weifeldmikroskop according to claim 8, characterized in that between the first and the second detector, a beam splitter is arranged and in one of Beobachtungsstrahlengänge als Modulator ein Observation beam paths as a modulator wellenlängeabhängiger Filter angeordnet ist. Wavelength-dependent filter is arranged. Weifeldmikroskop nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Detektor im Beobachtungsstrahlengang einer Einrichtung zur Erfassung chromatisch konfokaler Anteile nachgeordnet angeordnet ist und der zweite Detektor zur Erfassung außerfokaler Anteile im Weifeldmikroskop according to claim 8, characterized in that the first detector in the observation beam path of a device for detecting chromatic confocal components is arranged downstream and the second detector for detecting non-focal components in Beobachtungsstrahlengang angeordnet ist. Observation beam is arranged. Weitfeldmikroskop nach Anspruch 7, dadurch Wide field microscope according to claim 7, characterized gekennzeichnet, dass ein Schaltelement im characterized in that a switching element in Beleuchtungsstrahlengang angeordnet ist. Weitfeldmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der chromatische Modulator ein Filter ist. Illuminating beam path is arranged. Wide field microscope according to one of claims 1 to 11, characterized in that the chromatic modulator is a filter.
PCT/EP2016/061581 2015-06-01 2016-05-23 Method for determining spatially resolved height information of a sample by means of a wide-field microscope, and wide-field microscope Ceased WO2016193037A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017556932A JP6595618B2 (en) 2015-06-01 2016-05-23 Method for determining spatially resolved height information of a sample using a wide field microscope and a wide field microscope
CN201680029710.4A CN107710046B (en) 2015-06-01 2016-05-23 Method for determining spatially resolved height information of a sample using a wide-field microscope and wide-field microscope

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015210016.2A DE102015210016A1 (en) 2015-06-01 2015-06-01 Method for determining a spatially resolved height information of a sample with a wide field microscope and a wide field microscope
DE102015210016.2 2015-06-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016193037A1 true WO2016193037A1 (en) 2016-12-08

Family

ID=56092898

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2016/061581 Ceased WO2016193037A1 (en) 2015-06-01 2016-05-23 Method for determining spatially resolved height information of a sample by means of a wide-field microscope, and wide-field microscope

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP6595618B2 (en)
CN (1) CN107710046B (en)
DE (1) DE102015210016A1 (en)
WO (1) WO2016193037A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113008134A (en) * 2019-12-20 2021-06-22 卡尔蔡司显微镜有限责任公司 Measuring device, optical microscope and measuring method for measuring imaging depth
DE102020200214A1 (en) 2020-01-09 2021-07-15 Hochschule für angewandte Wissenschaften Kempten Körperschaft des öffentlichen Rechts Confocal measuring device for 3D measurement of an object surface
EP4067842A4 (en) * 2020-02-13 2023-12-06 Hamamatsu Photonics K.K. HEIGHT MEASURING DEVICE AND HEIGHT MEASURING METHOD

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018127281A1 (en) * 2018-10-31 2020-04-30 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Microscope and microscopy method
DE102018219450A1 (en) * 2018-11-14 2020-05-14 Robert Bosch Gmbh Method for generating a spectrum and spectrometer unit
LU101084B1 (en) * 2018-12-21 2020-06-22 Abberior Instruments Gmbh Method and device for spot-illuminating a sample in a microscope
EP3786573A1 (en) * 2019-08-30 2021-03-03 Klingelnberg GmbH Optical coordinate measuring device and method for operating such a device
DE102023120240B4 (en) 2023-07-31 2025-08-07 Jenoptik Optical Systems Gmbh Recording device for generating a 3D image of a three-dimensional object and method
DE102023132199A1 (en) * 2023-11-20 2025-05-22 Precitec Optronik Gmbh Chromatic confocal measuring device and method for measuring the distance to an object

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150055215A1 (en) * 2013-08-20 2015-02-26 National Taiwan University Differential filtering chromatic confocal microscopic system
DE102013016368A1 (en) * 2013-09-30 2015-04-02 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Light microscope and microscopy method for examining a microscopic sample

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0911667B1 (en) * 1997-10-22 2003-04-02 Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Programmable spatially light modulated microscope and microscopy method
DE102007018048A1 (en) 2007-04-13 2008-10-16 Michael Schwertner Method and arrangement for optical imaging with depth discrimination
DE102012009836A1 (en) * 2012-05-16 2013-11-21 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Light microscope and method for image acquisition with a light microscope
US9860520B2 (en) * 2013-07-23 2018-01-02 Sirona Dental Systems Gmbh Method, system, apparatus, and computer program for 3D acquisition and caries detection

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150055215A1 (en) * 2013-08-20 2015-02-26 National Taiwan University Differential filtering chromatic confocal microscopic system
DE102013016368A1 (en) * 2013-09-30 2015-04-02 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Light microscope and microscopy method for examining a microscopic sample

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KAR TIEN ANG ET AL: "Note: Development of high speed confocal 3D profilometer", REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS., vol. 85, no. 11, 1 November 2014 (2014-11-01), US, pages 116103, XP055293847, ISSN: 0034-6748, DOI: 10.1063/1.4901518 *
TAEJOONG KIM ET AL: "Chromatic confocal microscopy with a novel wavelength detection method using transmittance", OPTICS EXPRESS, vol. 21, no. 5, 5 March 2013 (2013-03-05), pages 6286, XP055285256, ISSN: 2161-2072, DOI: 10.1364/OE.21.006286 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113008134A (en) * 2019-12-20 2021-06-22 卡尔蔡司显微镜有限责任公司 Measuring device, optical microscope and measuring method for measuring imaging depth
DE102019135521A1 (en) * 2019-12-20 2021-06-24 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Measuring arrangement, light microscope and measuring method for imaging depth measurement
US20210199946A1 (en) * 2019-12-20 2021-07-01 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Measuring arrangement, light microscope and measuring method for imaging depth measurement
DE102020200214A1 (en) 2020-01-09 2021-07-15 Hochschule für angewandte Wissenschaften Kempten Körperschaft des öffentlichen Rechts Confocal measuring device for 3D measurement of an object surface
WO2021140052A1 (en) 2020-01-09 2021-07-15 Hochschule für angewandte Wissenschaften Kempten Körperschaft des öffentlichen Rechts Confocal measuring apparatus for 3d measurement of an object surface
US12235094B2 (en) 2020-01-09 2025-02-25 Hochschule für angewandte Wissenschaften Kempten Körperschaft des öffentlichen Rechts Confocal measuring apparatus for 3D measurement of an object surface
EP4067842A4 (en) * 2020-02-13 2023-12-06 Hamamatsu Photonics K.K. HEIGHT MEASURING DEVICE AND HEIGHT MEASURING METHOD
US12467739B2 (en) 2020-02-13 2025-11-11 Hamamatsu Photonics K.K. Height measurement apparatus and height measurement method
US12467740B2 (en) 2020-02-13 2025-11-11 Hamamatsu Photonics K.K. Imaging unit and measurement device

Also Published As

Publication number Publication date
DE102015210016A1 (en) 2016-12-01
JP2018520337A (en) 2018-07-26
CN107710046A (en) 2018-02-16
CN107710046B (en) 2021-08-31
JP6595618B2 (en) 2019-10-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2137488B1 (en) Method and assembly for optical reproduction with depth discrimination
WO2016193037A1 (en) Method for determining spatially resolved height information of a sample by means of a wide-field microscope, and wide-field microscope
WO2013171309A1 (en) Light microscope and method for image recording using a light microscope
EP1984770B1 (en) Method and arrangement for a rapid and robust chromatic confocal 3d measurement technique
EP2592462B1 (en) Method and assembly for auto-focussing a microscope
DE102013016368B4 (en) Light microscope and microscopy method for examining a microscopic sample
EP3058414B1 (en) Scanning microscope and method for determining the point spread function (psf) of a scanning microscope
EP3101385B1 (en) Device and method for detecting surface topographies
EP2863167B1 (en) Method and device for measuring the deflection of light beams by an object structure or a medium
DE102013016367A1 (en) Light microscope and method for examining a sample with a light microscope
DE102006050834A1 (en) Micrometer and submicrometer surface height measuring apparatus for semiconductor fabrication, has spectrometer analyzing wavelength composition of light returning through coupler, and microscope providing over view of surface
EP3642660B1 (en) Method and microscope system for recording an image
EP3948392B1 (en) Method and device for detecting movements of a sample with respect to a lens
EP3867630B1 (en) Method and microscope for determination of the refractive index of an optical medium
EP3435027A1 (en) Confocal microscope for measuring coating thickness and microscopy method for measuring coating thickness
EP1882970A1 (en) Laser scanning microscope for fluorescence analysis
DE10118463A1 (en) Depth-resolved optical imaging method for use in biological scanning microscopy, uses phase or frequency modulation of the imaging light
WO2020207795A1 (en) Light sheet microscope and method for determining the refractive indices of objects in the specimen space
WO2005031427A1 (en) Method for analysing a sample and microscope for evanescently illuminating the sample
DE102010016462A1 (en) Measurement device for determining surface topography and layer thickness of thin layer, has evaluation unit evaluating intensity distribution of reflected light based on wavelength and distance of diaphragm unit from surface area of layer
WO2007131602A1 (en) Arrangement and method for confocal transmitted-light microscopy, in particular also for measuring moving phase objects
DE10321886A1 (en) Interferometric sensor for object scanning, has a beam splitter system that is configured as a triangle-shaped interferometer with a beam splitter layer system
DE102007054734B4 (en) Method for detecting a surface profile
DE10260887A1 (en) coherence microscope
DE102008059876B4 (en) Ophthalmoscopy system and ophthalmoscopy procedure

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16726059

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017556932

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16726059

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1