專利名稱：包括顯微物鏡和微距物鏡的顯微鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯微鏡，該顯微鏡包括用于保持至少一個(gè)顯微物鏡和/或微距物鏡 (可被旋轉(zhuǎn)至光軸上的工作位置)的物鏡轉(zhuǎn)輪、在成像光路上的觀察光學(xué)元件、由多個(gè)光學(xué)子系統(tǒng)組成的微距物鏡；可與物鏡轉(zhuǎn)輪附接的第一光學(xué)子系統(tǒng)，以及在第一光學(xué)子系統(tǒng)被旋轉(zhuǎn)入其光軸上的工作位置時(shí)，可插入到物鏡轉(zhuǎn)輪和觀察光學(xué)元件之間的成像光路中的第二光學(xué)子系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
已知顯微鏡具有微距物鏡，例如，依據(jù)DE 32 05 305 Al中的記述。微距物鏡在本文中指“觀測(cè)物鏡”。觀測(cè)物鏡用于放大率在Ix與1.6x之間大物場(chǎng)的觀測(cè)觀察。將這種觀測(cè)物鏡整合入攜帶具有用于顯微觀察的常用放大率的常規(guī)的物鏡轉(zhuǎn)輪存在問(wèn)題。問(wèn)題在于觀測(cè)物鏡即微距物鏡的齊焦長(zhǎng)度大于具有慣常放大率的顯微鏡物鏡的齊焦長(zhǎng)度。齊焦長(zhǎng)度 (也稱之為“光學(xué)-機(jī)械總長(zhǎng)”)定義為樣本物面與法蘭的肩部之間的距離，物鏡通過(guò)法蘭的肩部支撐在物鏡轉(zhuǎn)輪上。使用齊焦物鏡使得當(dāng)在顯微觀察過(guò)程中使用物鏡轉(zhuǎn)輪在兩個(gè)物鏡之間轉(zhuǎn)換時(shí)不需要重新調(diào)焦。物鏡的典型齊焦長(zhǎng)度為45mm。使用非齊焦微距物鏡在轉(zhuǎn)換至觀測(cè)觀察以及從觀測(cè)觀察轉(zhuǎn)換回來(lái)時(shí)將需要對(duì)顯微鏡設(shè)置做相當(dāng)大的變動(dòng)。在引用文件中提及了一種用于將觀測(cè)物鏡與常規(guī)物鏡轉(zhuǎn)輪結(jié)合的選擇使用一種布置，在這種布置中所謂的伯特朗(Bertrand)透鏡可插入顯微鏡鏡筒并且在其中可軸向替換，或者，在這種布置中這種伯特朗透鏡可插入顯微鏡鏡筒并且附加地使用了輔助透鏡。然而，對(duì)于在物空間中的遠(yuǎn)心光路，其利于成像效果，這些布置并不理想。因此，德國(guó)文件DE 32 05 305 Al提出了一種由兩個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成的觀測(cè)物鏡，其中一個(gè)子系統(tǒng)布置在物鏡轉(zhuǎn)輪上以致于它可被轉(zhuǎn)換入顯微鏡光路，而另一個(gè)光學(xué)子系統(tǒng)布置為能被轉(zhuǎn)換入物鏡轉(zhuǎn)輪和顯微鏡鏡筒之間的光路。在這種布置中，第一提及的子系統(tǒng)的齊焦長(zhǎng)度與其他可轉(zhuǎn)換物鏡的齊焦長(zhǎng)度相等。并且，第二提及的光學(xué)子系統(tǒng)可以軸向可替換以允許調(diào)節(jié)至觀察者眼睛的適應(yīng)屬性。Jenoptik Jena GmbH公司的透射光研究顯微鏡〃 JENA VAL"實(shí)現(xiàn)了最大25mm的物場(chǎng)直徑。尼康(Nikon)公司提供了0. 5x 微距物鏡(Ultra-Low Mag 0. 5x Objective，超低放大率0. 5x放大鏡)，這種微距物鏡包括布置在物鏡空間中的附加光學(xué)元件以及布置在顯微鏡放大倍數(shù)變換器區(qū)域中物鏡空間之外的附加光學(xué)元件。申請(qǐng)人:提供了一種研究顯微鏡的模塊化系統(tǒng)(Leica DM R)，在其中微距物鏡通過(guò)布置在放大倍數(shù)變換器區(qū)域中物鏡空間之外的附加光學(xué)元件的方式與物鏡轉(zhuǎn)輪結(jié)合。上述將微距物鏡與攜帶有通常放大率顯微鏡物鏡的物鏡轉(zhuǎn)輪結(jié)合的方法只設(shè)計(jì)用于透射照明。對(duì)于入射照明，在DE 10 2008 032 337 Al中描述了一種將微距物鏡與攜帶有通常放大率顯微鏡物鏡(在此稱為“顯微物鏡”)的物鏡轉(zhuǎn)輪結(jié)合的選擇。在此，為了實(shí)現(xiàn)成像和入射照明光路，提出了一種包括總共3個(gè)透鏡組的低放大率物鏡(在此稱為“微距物鏡”)。第一透鏡組通常布置于物鏡齊焦長(zhǎng)度之內(nèi)，而第二透鏡組布置在微距物鏡的出瞳位置。第三透鏡布置在入射照明鏡筒透鏡與鏡面系統(tǒng)的一面鏡子之間的入射照明光路上，所述鏡子將入射照明光路導(dǎo)入微距物鏡的第一透鏡組，并從那導(dǎo)入到物體。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，第二和第二透鏡組形成了這種鏡面系統(tǒng)的一部分，從成像光路上看，鏡面系統(tǒng)的這一部分布置在物鏡第一透鏡組的下游。第二透鏡組具有正折光力，布置在成像光路中鏡子的下游，而第三透鏡組處于入射照明光路中得前述位置。第三透鏡組具有負(fù)折光力并且不參與物體進(jìn)入物鏡中間像面的實(shí)際成像。這個(gè)透鏡組只參與入射照明并且將導(dǎo)致在第二透鏡組的微距物鏡出瞳所在的位置形成一個(gè)入射光的虛像。這樣，(虛)照明光瞳被置于微距物鏡的后出瞳上。最后，公開(kāi)號(hào)為No. 2009/0091822 Al的美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種用于熒光顯微鏡檢查的變焦顯微鏡，包括變焦觀察光學(xué)系統(tǒng)以及變焦照明光學(xué)系統(tǒng)。然而，因?yàn)楫?dāng)其中提出的變焦顯微鏡工作在低放大率范圍時(shí)，據(jù)說(shuō)照明光瞳會(huì)遠(yuǎn)離物鏡光瞳，這導(dǎo)致了對(duì)入射照明遮蔽的問(wèn)題。為了避免這個(gè)問(wèn)題，在此提出了一種在物鏡光瞳附近形成光源的像的可起動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)。在此，該光學(xué)系統(tǒng)也布置在入射照明光路中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于反射光檢查的顯微鏡，其中，微距物鏡與攜帶有通常放大率顯微鏡物鏡的物鏡轉(zhuǎn)輪結(jié)合，并且，允許在均勻照明下在顯微觀察和觀測(cè)觀察之間方便轉(zhuǎn)換。另一目的是提供一種抑制反射的簡(jiǎn)單方法。通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1的顯微鏡實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的這個(gè)目標(biāo)。根據(jù)本發(fā)明，描述了一種包括物鏡轉(zhuǎn)輪的顯微鏡，物鏡轉(zhuǎn)輪用于保持至少一個(gè)顯微物鏡，顯微物鏡可被旋轉(zhuǎn)入光軸上的工作位置，并且還包括在顯微鏡成像光路上的觀察光學(xué)元件，以及由多個(gè)光學(xué)子系統(tǒng)構(gòu)成的微距物鏡；第一光學(xué)子系統(tǒng)可與物鏡轉(zhuǎn)輪附接，而第二光學(xué)子系統(tǒng)在第一光學(xué)子系統(tǒng)被旋轉(zhuǎn)入其光軸上的工作位置時(shí)，可插入至在物鏡轉(zhuǎn)輪和觀察光學(xué)元件之間的成像光路中，根據(jù)本發(fā)明，其特征在于提供了一種產(chǎn)生照明光路的入射照明裝置，并且入射照明裝置包括用于將照明光路耦合入成像光路的分光器。這種入射照明裝置通過(guò)在其工作位置上的顯微物鏡，或者，在其工作位置處的微距物鏡的第一光學(xué)子系統(tǒng)，都能夠產(chǎn)生在物鏡側(cè)帶有照明光瞳的遠(yuǎn)心照明光路。為此，當(dāng)微距物鏡處于其工作位置時(shí)，在此位置，其光學(xué)子系統(tǒng)被插入到顯微鏡的光軸上，調(diào)節(jié)光學(xué)元件可插入到照明光路上，導(dǎo)致照明光瞳轉(zhuǎn)移到微距物鏡的后出瞳，所述后出瞳位于第一光學(xué)子系統(tǒng)和分光器之間。已發(fā)現(xiàn)這可以通過(guò)具有正折射力的調(diào)節(jié)光學(xué)元件實(shí)現(xiàn)。當(dāng)顯微物鏡或者微距物鏡在它們各自的工作位置時(shí)，這種配置在物鏡側(cè)形成照明光瞳；即，當(dāng)從分光器看時(shí)，位置在朝向顯微物鏡的照明光瞳分別朝向微距物鏡的第一光學(xué)子系統(tǒng)。而且，使用了微距物鏡，微距物鏡的后出瞳位于微距物鏡的第一光學(xué)子系統(tǒng)和分光器之間。最終，調(diào)節(jié)光學(xué)元件和其正折射力確保了當(dāng)微距物鏡處于它的工作位置時(shí)，照明光瞳被轉(zhuǎn)移到微距物鏡的后出瞳。這些措施防止當(dāng)使用微距物鏡在顯微觀察和觀測(cè)觀察之間轉(zhuǎn)換時(shí)發(fā)生漸暈與光損耗。同時(shí)，遠(yuǎn)心照明允許連續(xù)調(diào)焦；即，改變物體與各個(gè)物鏡的前透鏡之間的距離。
這些措施在提供物空間中的遠(yuǎn)心照明的兩部分微距物鏡(“遠(yuǎn)心物鏡”)的情形中尤其有利。特別是在這種類型的物鏡中，后出瞳被明顯朝向第二光學(xué)子系統(tǒng)移動(dòng)，第二光學(xué)子系統(tǒng)離物體更遠(yuǎn)。相反，在通常放大率的顯微物鏡中，后出瞳通常位于顯微物鏡自身。本發(fā)明的措施確保照明光瞳被移至微距物鏡的后出瞳，以使得物體區(qū)域?qū)崿F(xiàn)最優(yōu)化照明與遠(yuǎn)心照明。入射照明裝置產(chǎn)生具有在物鏡側(cè)的照明光瞳的照明光，(入射照明裝置)獨(dú)立于所使用的物鏡。本發(fā)明的顯微鏡配置尤其適用于實(shí)現(xiàn)反射抑制。在入射照明的情形中，照明光有時(shí)會(huì)在光學(xué)界面被反射，導(dǎo)致對(duì)一級(jí)反射的擾亂。 這個(gè)問(wèn)題基本上在所有物鏡中都會(huì)發(fā)生；即，在通常放大率的顯微物鏡中也會(huì)發(fā)生。然而， 因?yàn)檫@種顯微鏡物鏡的數(shù)值孔徑要比微距物鏡的數(shù)值孔徑大得多，所以其中的反射可通過(guò)適宜的物鏡設(shè)計(jì)更加有效地加以抑制。在根據(jù)本發(fā)明的顯微鏡中，當(dāng)從顯微觀察切換到利用微距物鏡的觀測(cè)觀察時(shí)，當(dāng)微距物鏡在適當(dāng)?shù)奈恢?，也有可能輕易地實(shí)現(xiàn)對(duì)反射的抑制。在根據(jù)本發(fā)明的一種顯微鏡中，如果想要抑制反射，當(dāng)微距物鏡處于其工作位置時(shí)，使用可插入照明光路的偏振器和可插入微距物鏡成像光路的分析器是尤其有利的。這些措施使得能夠顯著地對(duì)上述反射擾亂進(jìn)行抑制。特別地，(基本上)完全地消除了所謂的“一級(jí)反射”，一級(jí)反射由在微距物鏡第一光學(xué)子系統(tǒng)出得照明光線的反射引起。一旦通過(guò)偏振器，為了這個(gè)目的，朝照明光線的傳播方向看，偏振器可定位在至少微距物鏡的第一光學(xué)子系統(tǒng)的上游，偏振化的照明光將入射到微距物鏡的第一光學(xué)子系統(tǒng)上并從其中通過(guò)。在微距物鏡光學(xué)子系統(tǒng)界面反射的光保持其偏振方向，并且其中至少一部分進(jìn)入到顯微鏡各自的微距物鏡的成像光路。從成像光線的傳播方向看，布置在第一光學(xué)子系統(tǒng)的下游的分析器使得相應(yīng)偏振化的光被濾除出去，以便能完全消除一級(jí)反射。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，消除干擾反射的優(yōu)勢(shì)比削減光強(qiáng)度帶來(lái)的不利更加重要。微距物鏡的多部分設(shè)計(jì)使得它能夠與保持通常放大率顯微物鏡的物鏡轉(zhuǎn)輪結(jié)合。 為此，適用于物鏡轉(zhuǎn)輪的微距物鏡的光學(xué)子系統(tǒng)的齊焦長(zhǎng)度選擇為與其他可切換顯微物鏡的齊焦長(zhǎng)度相等。特別地，如果微距物鏡由兩個(gè)光學(xué)子系統(tǒng)構(gòu)成的話將會(huì)很有利。適用于物鏡轉(zhuǎn)輪的第一光學(xué)子系統(tǒng)(也稱為“微距物鏡的場(chǎng)鏡部件”)可特別地設(shè)計(jì)為用于提供在物空間的遠(yuǎn)心照明。微距物鏡的第二光學(xué)子系統(tǒng)便方便地布置在物鏡轉(zhuǎn)輪和顯微鏡鏡筒之間。本申請(qǐng)中使用的術(shù)語(yǔ)“顯微物鏡”理解為表示用于Ix以上到大約ΙΟΟχ，特別是 1. 6x或者切到ΙΟΟχ，以及更特別地從50x到IOOx及更高倍率的典型放大率的物體顯微檢查的顯微鏡物鏡，而術(shù)語(yǔ)“微距物鏡”應(yīng)當(dāng)理解為表示其放大率范圍從0. 5x到^、特別地從 0. 5x到Ix變動(dòng)，以及更特別地為大約0. 7x倍率的物鏡。為了導(dǎo)引照明光線通過(guò)各個(gè)物鏡，入射照明裝置具有用于將照明光線耦合進(jìn)顯微鏡成像光路的分光器。有利的是，分光器被布置在顯微鏡的成像光路上。如果上述偏振器被布置在分光器上游(從照明光線的傳播方向看)，而分析器被置于分光器下游(從成像光線的傳播方向看)，這將是很有利的。而且，如果偏振器、分析器以及上述的分光器結(jié)合起來(lái)以棱鏡偏振器(也稱為“偏振分光器”)實(shí)現(xiàn)，將是很有利的。棱鏡偏振器將照明光線朝微距物鏡的第一子系統(tǒng)(場(chǎng)鏡部件)導(dǎo)引，在這個(gè)過(guò)程中偏振照明光線，同時(shí)也將偏振光從顯微鏡的成像光路中過(guò)濾出去。因?yàn)樵诒景l(fā)明的顯微鏡中，照明光瞳被移到微距物鏡的后出瞳，而后出瞳位于微距物鏡的第一光學(xué)子系統(tǒng)和分光器之間，所以可以在沒(méi)有與其他光學(xué)組件發(fā)生沖突的情況下方便地實(shí)施反射抑制措施。例如，可以將上述的棱鏡偏振器放置于微距物鏡的第二光學(xué)子系統(tǒng)的上游(從成像光線的傳播方向看)。如果棱鏡偏振器以及調(diào)節(jié)光學(xué)元件被布置在可插入光路之中的共有模塊之中，將是特別有利的。取決于待檢查物體，在微距物鏡的第一光學(xué)子系統(tǒng)中或者在微距物鏡的第一光學(xué)子系統(tǒng)與物體之間布置去偏振器將會(huì)是有利的。通過(guò)微距物鏡的第一光學(xué)子系統(tǒng)的光線便在它照亮物體之前由去偏振器進(jìn)行去偏振。隨后由物體的物理特征反射、散射和衍射的光線進(jìn)入成像光路并且隨后可通過(guò)分析器、各自的棱鏡偏振器。然而，如果待檢查或者待成像物體自身能夠?qū)⒄彰鞴饩€去偏振至足夠程度，便不需要這種去偏振器。上述去偏振器有利地是采用以λ /4波板以及/或石英板形式，并且優(yōu)選地相對(duì)于光軸成角度地放置。在一種尤其有利的實(shí)施方式中，去偏振器通過(guò)將其整合入微距物鏡的第一光學(xué)子系統(tǒng)而將其與微距物鏡的第一光學(xué)子系統(tǒng)一體化結(jié)合。可選地，結(jié)合可以通過(guò)將去偏振器粘結(jié)到微距物鏡的物側(cè)前透鏡而實(shí)現(xiàn)。例如，如果去偏振器粘結(jié)到典型形狀的前透鏡的平表面，該平表面位于物鏡之內(nèi)，則剩下的唯一能導(dǎo)致反射的平面就只有前透鏡的外表面。因?yàn)樵谖⒕辔镧R的情況下，前述外表面通常曲度很大，因此它對(duì)反射的貢獻(xiàn)非常小?？偟膩?lái)說(shuō)，因此，物鏡部件非常緊湊，因此沒(méi)有必要將去偏振器以相對(duì)于物鏡部件傾斜地放置在物鏡部件之前。如果將上述棱鏡偏振器(為了防止反射)以及光瞳調(diào)節(jié)光學(xué)元件(為了優(yōu)化照明)結(jié)合成為微距模塊，將是有利的。這確保當(dāng)使用微距模塊時(shí)本發(fā)明的兩個(gè)方面都能實(shí)現(xiàn)。更進(jìn)一步，如果至少將微距物鏡的第二光學(xué)子系統(tǒng)也整合入微距模塊以便能同時(shí)能使用微距觀察所需的組件的話，將是有利的。而且，為了確保能同時(shí)使用微距觀察所需的全部組件，將微距物鏡和轉(zhuǎn)輪安裝的微距物鏡第一光學(xué)子系統(tǒng)之間設(shè)置為正偶接是很方便的。如果顯微鏡的入射照明裝置包括具有微距模塊布置于其內(nèi)的的入射光轉(zhuǎn)輪，也將是特別有利的。對(duì)于顯微物鏡，入射光轉(zhuǎn)輪可以包括其他模塊，比如包括用于期望的入射照明的分光器或者光偏轉(zhuǎn)器的反射器管。上述正偶接耦接可以純機(jī)械地或者機(jī)電地實(shí)現(xiàn)。當(dāng)利用微距物鏡的觀測(cè)觀察被選擇(手動(dòng)地或者通過(guò)自動(dòng)控制)時(shí)，物鏡轉(zhuǎn)輪上微距物鏡的第一光學(xué)子系統(tǒng)被旋轉(zhuǎn)入顯微鏡的成像光路(光軸)，并且上述的微距模塊同時(shí)被插入成像光路。如果微距模塊布置于入射光轉(zhuǎn)輪內(nèi)，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)輪實(shí)現(xiàn)將微距模塊插入成像光路。 當(dāng)切換到顯微觀察時(shí)，相應(yīng)的顯微物鏡被插入成像光路，并且，由于正耦接，微距模塊從觀察光路中被去除，并且可能地，另一適宜的模塊(反射器管)被插入光路。在自動(dòng)顯微鏡的情形中，這個(gè)過(guò)程可以以電機(jī)化、計(jì)算機(jī)輔助的方式實(shí)現(xiàn)。應(yīng)當(dāng)理解上述特征以及下面描述的特征不僅可以以指定的組合方式使用，而且也可以以其他組合方式使用，或者單獨(dú)使用而沒(méi)有超出本發(fā)明的范圍。本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)用實(shí)例的實(shí)施方式在附圖中進(jìn)行了簡(jiǎn)略描述，并且參考附圖將在下面進(jìn)行詳細(xì)描述。


圖Ia是本發(fā)明具體實(shí)施方式
中一種創(chuàng)造性顯微鏡組件的圖解視圖。圖Ib是圖Ia的詳細(xì)視圖，此處關(guān)注了不同的實(shí)施方式中的棱鏡偏振器。圖Ic是圖Ia的詳細(xì)視圖，此處關(guān)注了不同的實(shí)施方式中微距物鏡子系統(tǒng)fe和去偏振器。圖2是示出了當(dāng)使用通常放大率顯微物鏡時(shí)通常照明光路的圖解視圖。圖3是示意了當(dāng)使用簡(jiǎn)易微距物鏡時(shí)的照明光路的圖解視圖。圖4是示意了當(dāng)使用具有對(duì)于照明光瞳的調(diào)節(jié)光學(xué)元件的微距物鏡時(shí)的照明光路的圖解視圖。
具體實(shí)施例方式為了理解本發(fā)明，圖Ia以非常簡(jiǎn)略的方式示意了的顯微鏡的相關(guān)組件。因?yàn)轱@微鏡的基本設(shè)計(jì)已為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知，所以下面的描述將限于發(fā)明的必要特征。顯微鏡的公知組件，例如鏡筒、目鏡、放大率變換器、變焦系統(tǒng)、附接照相機(jī)等在圖Ia及隨后的附圖中不具體示意而僅稱為觀察光學(xué)元件9。所示意的顯微鏡18，特別地，是用于薄片 (wafer)檢查的顯微鏡。通常，這種顯微鏡裝備有常規(guī)顯微物鏡。遠(yuǎn)心照明提供了特別的優(yōu)點(diǎn)，其中所有的物點(diǎn)被照明的孔徑和光照強(qiáng)度相同。迄今為止已知的遠(yuǎn)心顯微物鏡只到 1. 6x,具有16mm的視場(chǎng)(FOV)。然而，獲得更低放大率或者甚至獲得縮小的物場(chǎng)概觀圖像以提供更大視場(chǎng)的概觀是人們所希望的。為此，圖Ia所示的實(shí)施方式中將微距物鏡5與物鏡轉(zhuǎn)輪14相結(jié)合，除此之外，物鏡轉(zhuǎn)輪14以通常方式裝備有顯微物鏡15。在這種實(shí)施方式中，微距物鏡5具有包括第一光學(xué)子系統(tǒng)如(場(chǎng)鏡部件)和第二光學(xué)子系統(tǒng)恥(物鏡部件)的兩部分設(shè)計(jì)。這種兩部分設(shè)計(jì)一方面使得能夠容易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)心照明，另一方面為典型齊焦長(zhǎng)度(例如，45mm)提供了適應(yīng)性。通過(guò)繞其旋轉(zhuǎn)軸19轉(zhuǎn)動(dòng)物鏡轉(zhuǎn)輪14，可以將不同的顯微或者微距物鏡旋轉(zhuǎn)入成像光路。由于在齊焦長(zhǎng)度內(nèi)的均一性，當(dāng)插入微距物鏡5時(shí)，沒(méi)有必要重新調(diào)焦。而且，有可能保持在空間限制之內(nèi)。待成像或者顯微檢查的物體標(biāo)示為6。它位于顯微鏡載物臺(tái)17之上。顯微鏡18具有入射照明裝置20，此后會(huì)對(duì)射照明裝置20詳加討論。為了清楚起見(jiàn)，圖Ia只示意了光源8以及入射照明光軸7，照明光路觀沿照明光軸7延伸。為了優(yōu)化照明，入射照明裝置20包括光瞳調(diào)節(jié)光學(xué)元件2，光瞳調(diào)節(jié)光學(xué)元件2導(dǎo)致照明光瞳被置于微距物鏡5的后出瞳(rear exit pupil)。在此將在之后對(duì)其詳加說(shuō)明。入射照明裝置20還包括偏振分光器或者分光棱鏡偏振器，在短棱鏡偏振器1中合并了下列功能一方面，通過(guò)將入射光照明光軸7偏轉(zhuǎn)到顯微鏡的光軸3之上，將照明光路觀耦接入顯微鏡18的成像光路四。在這個(gè)過(guò)程中，照明光被偏振化。通過(guò)棱鏡偏振器1 的照明光可以由位于入射光照明光軸7的假想延長(zhǎng)線上的光陷(light trap，未示出)吸收。現(xiàn)在考慮成像光路四，棱鏡偏振器1導(dǎo)致上述的偏振光沿著入射光照明光軸7被反射回來(lái)，而不同偏振化的光(具有不同偏振分量的光)能夠通過(guò)棱鏡偏振器1并且在通過(guò)微距物鏡的第二光學(xué)子系統(tǒng)恥后能夠進(jìn)入觀察光學(xué)元件9。這樣，棱鏡偏振器1將上述的組件偏振器、分光器以及分析器合成為一個(gè)單元。這種布置確保了保持其原始偏振方向的反射光不會(huì)進(jìn)入觀察光學(xué)元件9。這種光主要由在微距物鏡5的第一光學(xué)子系統(tǒng)fe界面處的反射引起的一級(jí)反射構(gòu)成。這樣，例示的配置使得能夠消除令人煩擾的一級(jí)反射。為了確保在物體6處反射的、保持其原始偏振方向的反射光也不進(jìn)入觀察光學(xué)元件9，可以有利地在第一光學(xué)子系統(tǒng)如與物體6之間放置去偏振器16。可以使用λ/4波板作為去偏振器16，所述λ /4波板有利地粘結(jié)到微距物鏡5第一光學(xué)子系統(tǒng)fe的前鏡(見(jiàn)圖lc)。去偏振器16確保物體6不被偏振化的照明光所照明。由物體6的物體特征所反射、衍射以及散射的光之后便通過(guò)場(chǎng)鏡部件fe并進(jìn)入棱鏡偏振器1，并在濾除了前述的偏振分量之后，從棱鏡偏振器1傳輸進(jìn)入微距物鏡5第二光學(xué)子系統(tǒng)恥并進(jìn)入觀察光學(xué)元件 9。無(wú)疑可以接受在這個(gè)過(guò)程中涉及的光損耗，因?yàn)榉瓷浔幌魅醯膬?yōu)勢(shì)大大超過(guò)了光損耗帶來(lái)的影響。如圖Ia中進(jìn)一步所示意的，在這種例示性實(shí)施方式中，入射照明裝置20具有攜帶兩個(gè)或者多個(gè)單獨(dú)模塊10，11的入射光轉(zhuǎn)輪4，兩個(gè)或者多個(gè)單獨(dú)模塊10，11的每一個(gè)可通過(guò)繞轉(zhuǎn)軸13轉(zhuǎn)動(dòng)入射光轉(zhuǎn)輪4將其插入成像光路。對(duì)應(yīng)于微距物鏡5的模塊在此稱為微距模塊10。在這種例示性實(shí)施方式中，作為一個(gè)單元，前述的微距模塊包括棱鏡偏振器1， 光瞳調(diào)節(jié)光學(xué)元件2以及微距物鏡5的第二光學(xué)子系統(tǒng)恥。微距物鏡5的第一光學(xué)子系統(tǒng) 5a和前述微距模塊10之間適宜的耦接使得能夠確保微距觀察所需要的所有組件總是同時(shí)處于工作位置。在此，為顯微鏡18的其余顯微物鏡15至少提供另外一個(gè)包括分光器12的反射器管11 (或者為所述顯微物鏡的每一個(gè)提供一個(gè)這種反射器管11)。圖Ib示意了圖Ia的細(xì)節(jié)，關(guān)注于示意于其中的微距模塊10。相同的組件由相同的標(biāo)號(hào)標(biāo)示，并且不再更為詳細(xì)地加以描述。在圖Ib中，取代棱鏡偏振器1，示意了分離器模塊30。在不同的設(shè)計(jì)中可以使用分光棱鏡偏振器或者偏振光分光器?？蛇x地，可以使用圖Ib所示的經(jīng)典設(shè)計(jì)，其中，分離器模塊30在照明側(cè)具有偏振器31并且在成像側(cè)具有分析器32。分光器12對(duì)角線地劃分分離器模塊30以沿光軸3的方向偏轉(zhuǎn)入射光照明光軸 7。偏振器31，分析器32以及分光器12普遍為技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知，并且因此在此不作更多描述。同時(shí)也應(yīng)當(dāng)注意在此使用的術(shù)語(yǔ)“棱鏡偏振器”可以包括圖Ib所示的分離器模塊30。圖Ic示意了圖Ia的其他細(xì)節(jié)，關(guān)注于微距物鏡5的物側(cè)光學(xué)子系統(tǒng)5a。圖Ic示意了不同的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，其中，對(duì)比圖la，去偏振器16被粘結(jié)到前鏡35的平面表面，該平面表面位于子系統(tǒng)fe之內(nèi)。前鏡35是面對(duì)物體6的微距物鏡5的物側(cè)光學(xué)子系統(tǒng)fe的透鏡。 圖Ic例示了物鏡部件fe的緊湊設(shè)計(jì)。由于面對(duì)物體6的前鏡35外表面很大的曲率，因此在這個(gè)界面處任何可能的反射都非常小。圖2簡(jiǎn)略地示意了在使用經(jīng)典顯微物鏡過(guò)程中常見(jiàn)的照明條件。標(biāo)準(zhǔn)顯微物鏡標(biāo)示為25。入射照明裝置20包括照明光學(xué)元件21，22，孔徑光闌(aperture stop) 23,以及用于照明光路觀的偏轉(zhuǎn)元件12。上述偏轉(zhuǎn)元件可以布置在，例如，本文之前描述過(guò)的反射器管之中。光源8由照明光學(xué)元件21成像于孔徑光闌23的位置，并且還通過(guò)照明光學(xué)元件22的方式成像于物鏡出瞳M的位置。以非常簡(jiǎn)略的形式示意了標(biāo)準(zhǔn)物鏡25和照明光學(xué)元件21和22。一般地，這些系統(tǒng)包括多個(gè)透鏡以及可選組件，比如過(guò)濾器，光闌等。如果照明光瞳位于物鏡出瞳對(duì)，可以對(duì)物體6實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)心照明。這種類型的照明在此為入射照明，優(yōu)選地，為對(duì)切到IOOx的顯微物鏡實(shí)施。圖3例示了當(dāng)使用微距物鏡5時(shí)常見(jiàn)的照明條件。為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)心照明，前述的微距物鏡選擇為兩部分設(shè)計(jì)，并且因此可以分為場(chǎng)鏡部件fe和物鏡部件恥。圖3的其余部件和元件與圖2中的相應(yīng)部件一致，因此在這里將不單獨(dú)描述。盡管照明光瞳沈處在如圖2 中示意布置的相同位置，但微距物鏡5的后出瞳27將明顯與照明光瞳沈分離，即朝向微距物鏡5的第二光學(xué)子系統(tǒng)恥；S卩，微距物鏡5的后出瞳27在微距物鏡的第一光學(xué)子系統(tǒng)fe 及分光器12之間。后出瞳27與照明光瞳沈之間顯著的空間分隔導(dǎo)致微距物鏡后出瞳27 照明不足，以致只有物場(chǎng)的一小部分被能夠被照明，而視場(chǎng)顯著更大了，并且，特別地，物體不再是遠(yuǎn)心照明。(事實(shí)上，在圖3中，在微距物鏡5的第一光學(xué)子系統(tǒng)fe及物體6之間， 光線是略微發(fā)散的。)圖4示意了一種解決這個(gè)問(wèn)題的方法。通過(guò)把光瞳調(diào)節(jié)光學(xué)元件2插入入射照明裝置20的照明光路觀，有可能將照明光瞳沈的位置轉(zhuǎn)移到微距物鏡5的出瞳27位置，并且理想地使這兩個(gè)位置重合。結(jié)果，“被轉(zhuǎn)移”的照明光瞳被置于微距物鏡5的第一光學(xué)子系統(tǒng)如及分光器12之間。優(yōu)選地，這個(gè)位置稍微低于微距模塊10。圖3和圖4的對(duì)比表明照明光瞳位置的轉(zhuǎn)移導(dǎo)致物場(chǎng)大得多的部分被照明，并且此時(shí)物體6為遠(yuǎn)心照明。因?yàn)檫@種類型的照明調(diào)節(jié)只對(duì)微距物鏡有用，所以對(duì)于光瞳調(diào)節(jié)光學(xué)元件2以及微距物鏡的第二光學(xué)子系統(tǒng)恥(物鏡部件)(以及其他可能的子系統(tǒng))來(lái)說(shuō)，二者被組合進(jìn)反射器管10將是有利的，這也可以被稱為微距模塊10。微距模塊10然后可以總是和微距物鏡的第一光學(xué)子系統(tǒng)fe(場(chǎng)鏡部件)一起被插入光路。為此，可以以基于軟件的方式以及機(jī)電地，電子地或者純機(jī)械地正耦接物鏡轉(zhuǎn)輪14(見(jiàn)圖la)以及入射光轉(zhuǎn)輪4(見(jiàn)圖la)對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過(guò)照明調(diào)節(jié)，可用的視場(chǎng)得到了完全照明，在圖示的示例性實(shí)施方式中，照明為遠(yuǎn)心照明。
^M ο
以上描述的配置允許在標(biāo)準(zhǔn)物鏡轉(zhuǎn)輪中實(shí)施具有36mm視場(chǎng)(FOV)的0. 7x微距物附圖標(biāo)記1棱鏡偏振器2(光瞳)調(diào)節(jié)光學(xué)元件3光軸4入射光轉(zhuǎn)輪5微距物鏡5a, 5b微距物鏡的第一和第二光學(xué)子系統(tǒng)6物體7入射光照明軸8光源9觀察光學(xué)模塊10微距模塊11反射器管12分光器、光偏轉(zhuǎn)器13入射光轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)軸14物鏡轉(zhuǎn)輪
15顯微物鏡
16去偏振器
17顯微鏡載物臺(tái)
18顯微鏡
19物鏡轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)軸
20入射光照明裝置
21，22入射光照明光學(xué)7
23孔徑光闌
24顯微物鏡出瞳
25標(biāo)準(zhǔn)顯微物鏡
26照明光瞳
27微距物鏡出瞳
28照明光路
29成像光路
30分離器模塊
31偏振器
32分析器
35前鏡
權(quán)利要求
1.一種顯微鏡，包括用于保持至少一個(gè)顯微物鏡(1 和/或微距物鏡( 的物鏡轉(zhuǎn)輪(14)，所述顯微物鏡 (15)和/或微距物鏡( 可被旋轉(zhuǎn)入光軸( 上的工作位置；成像光路09)中的觀察光學(xué)元件(9)；由多個(gè)光學(xué)子系統(tǒng)( ，5b)構(gòu)成的微距物鏡(5)；第一光學(xué)子系統(tǒng)(5a)可附接至物鏡轉(zhuǎn)輪(14)，以及第二光學(xué)子系統(tǒng)(5b)在第一光學(xué)子系統(tǒng)被旋轉(zhuǎn)入光軸C3)上其工作位置時(shí)，可插入到物鏡轉(zhuǎn)輪(14)和觀察光學(xué)元件(9)之間的成像光路中；還包括產(chǎn)生照明光路08)的入射照明裝置(20)，入射光照明裝置OO)包括將照明光路08) 耦接入成像光路09)的分光器(1 ；所述入射照明裝置由處于其工作位置的顯微物鏡 (15)，或者，由處于其工作位置的微距物鏡(5)的第一光學(xué)子系統(tǒng)( )，都能夠產(chǎn)生在物鏡側(cè)帶有照明光瞳06)的遠(yuǎn)心照明光路08)；以及，具有正折射力的調(diào)節(jié)光學(xué)元件，調(diào)節(jié)光學(xué)元件( 在微距物鏡( 被旋轉(zhuǎn)入其工作位置時(shí)可插入照明光路(觀)，所述調(diào)節(jié)光學(xué)元件(2)使得照明光瞳06)轉(zhuǎn)移到微距物鏡(5)的后出瞳(27)，所述后光瞳位于第一光學(xué)子系統(tǒng)(5a)與分光器(12)之間。
2.如權(quán)利要求1所述的顯微鏡(18)，其中，為了抑制反射，偏振器(31)可插入照明光路08)并且分析器(3 可插入微距物鏡(5)的成像光路09)。
3.如權(quán)利要求2所述的顯微鏡，其中偏振器(31)、分析器(3 以及分光器(1 組合實(shí)施為棱鏡偏振器(1)。
4.如權(quán)利要求2或3所述的顯微鏡，其中，去偏振器(16)布置在微距物鏡(5)的第一光學(xué)子系統(tǒng)(5a)中，或者布置在微距物鏡(5)的第一光學(xué)子系統(tǒng)(5a)與待由顯微鏡(18) 成像的物體(6)之間。
5.如權(quán)利要求4所述的顯微鏡，其中，去偏振器取λ/4波板及/或石英板的形式。
6.如權(quán)利要求4或5所述的顯微鏡，其中，去偏振器(16)通過(guò)將其粘結(jié)到微距物鏡(5) 的物側(cè)前鏡而與微距物鏡(5)的第一光學(xué)子系統(tǒng)(5a)結(jié)合。
7.如權(quán)利要求4或5所述的顯微鏡，其中，去偏振器(16)布置于微距物鏡(5)的第一光學(xué)子系統(tǒng)(5a)之內(nèi)。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的顯微鏡，其中調(diào)節(jié)光學(xué)元件(2)設(shè)計(jì)為導(dǎo)致照明光路物鏡側(cè)照明光瞳06)被轉(zhuǎn)移至處于其工作位置的微距物鏡(5)的后出瞳(XT)，以及完全照明該出瞳07)。
9.如權(quán)利要求3所述的顯微鏡，其中，包括元件棱鏡偏振器(1)、微距物鏡(5)的第二光學(xué)子系統(tǒng)(5b)以及光瞳調(diào)節(jié)光學(xué)元件的組中的至少兩個(gè)元件(l，5b，2)與微距模塊 (10)結(jié)合。
10.如權(quán)利要求9所述的顯微鏡，其中，入射照明裝置00)包括入射光轉(zhuǎn)輪，入射光轉(zhuǎn)輪(4)具有布置于其內(nèi)的微距模塊(10)。
11.如權(quán)利要求9或10所述的顯微鏡，其中，至少微距物鏡(5)的第二光學(xué)子系統(tǒng)(5b) 和光瞳調(diào)節(jié)光學(xué)元件(2)與微距模塊(10)結(jié)合，并且在微距模塊(10)以及微距物鏡(5) 的第一光學(xué)子系統(tǒng)(5a)之間提供正耦接。
12.如權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的顯微鏡，其中微距物鏡(5)由兩個(gè)光學(xué)子系統(tǒng)(5a, 5b)構(gòu)成。
13.如權(quán)利要求12所述的顯微鏡，其中，第二光學(xué)子系統(tǒng)(5b)布置在物鏡轉(zhuǎn)輪(14)與顯微鏡(18)的鏡筒之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及顯微鏡(18)，微距物鏡(5)的第一光學(xué)子系統(tǒng)(5a)可附接于物鏡轉(zhuǎn)輪(14)，第二光學(xué)子系統(tǒng)(5b)可插入物鏡轉(zhuǎn)輪與觀察光學(xué)元件之間；入射照明裝置(20)產(chǎn)生遠(yuǎn)心照明光路(28)并包括將照明光路(28)與成像光路(29)耦接的分光器(12)；入射照明裝置能夠在物鏡側(cè)產(chǎn)生帶有照明光瞳(26)的照明光路(28)，照明光路由在其工作位置的顯微物鏡(15)，或者，由在其工作位置的微距物鏡的第一光學(xué)子系統(tǒng)(5a)產(chǎn)生；當(dāng)微距物鏡在其工作位置時(shí)，具有正折射力的調(diào)節(jié)光學(xué)元件(2)可插入照明光路，使照明光瞳(26)移到位于第一光學(xué)子系統(tǒng)(5a)與分光器(12)之間的微距物鏡的后出瞳(27)。
文檔編號(hào)G02B21/02GK102385151SQ201110251739
公開(kāi)日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月30日
發(fā)明者P·豪特恩爾, R·卡魯格 申請(qǐng)人:徠卡顯微系統(tǒng)復(fù)合顯微鏡有限公司