專利名稱：顯微鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種設(shè)有聚焦輔助裝置的顯微鏡，在顯微鏡觀察期間， 該聚焦輔助裝置通過目視檢查來輔助操作者使目標(biāo)物的物體表面聚 焦。
背景技術(shù)：
一般地，在利用顯微鏡目視觀察目標(biāo)物的物體表面中(例如，在通 過目鏡觀察由物鏡在焦點(diǎn)板上形成的物體表面的圖像的情形中)，當(dāng)物 體表面存在于物鏡的焦點(diǎn)深度內(nèi)時(shí)，即使物體表面與物鏡之間的相對 位置關(guān)系在焦點(diǎn)深度范圍內(nèi)在物鏡的光軸方向上改變，在焦點(diǎn)板上形 成的物體表面的圖像也以聚焦的狀態(tài)出現(xiàn)。因此，在下述情形中特別 需要聚焦裝置來調(diào)節(jié)相對位置關(guān)系以使物鏡的焦點(diǎn)位置與每個(gè)物體表 面精確匹配，所述情形為要在目標(biāo)物的某物體表面中精確地測量尺寸 和形狀，并且要精確地測量目標(biāo)物高度方向上的尺寸，例如在物鏡的 光軸方向上偏離的兩個(gè)物體表面之間的距離。
作為先于本申請的專利文獻(xiàn)，例如UK專利No.GB2076176A (專利 文獻(xiàn)1)公開了一種設(shè)有聚焦裝置的顯微鏡。圖1是示出配備有專利文獻(xiàn)1 中公開的傳統(tǒng)聚焦操作輔助裝置的顯微鏡示意性構(gòu)造的視圖。透鏡12 被放置為使得會(huì)聚透鏡10和分離棱鏡5彼此共軛。分離棱鏡5包括具有 預(yù)定的頂角的基棱鏡14和具有兩倍于基棱鏡的頂角的頂角的半圓形棱 鏡16。在基棱鏡14的光源側(cè)上形成聚焦圖案15。聚焦圖案包括至少一 條線，并且聚焦圖案橫跨下述兩個(gè)區(qū)域，即分別通過基棱鏡14和半圓 形棱鏡16將不同偏角給予所述兩個(gè)區(qū)域。
在通過孔徑光闌13將光束限制到用于聚焦輔助的最優(yōu)條件的同時(shí)使從光源發(fā)射的光入射到分離棱鏡5。通過透鏡17和18在直徑可變的顯 微鏡孔徑光闌19上形成孔徑光闌13的圖像。然而，通過分離棱鏡5的偏 角作用將孔徑光闌13的圖像分成兩個(gè)圖像，并且以關(guān)于聚焦裝置的光 軸對稱的方式彼此偏離并形成所述兩個(gè)圖像。
通過分光鏡22并通過透鏡21的圖像形成作用在物鏡23上(嚴(yán)格地， 在物鏡23的光瞳上)形成孔徑光闌30的兩個(gè)分支圖像。
聚焦輔助裝置放置在豎直移動(dòng)設(shè)備(未示出)的架臺(tái)上，操作豎直移 動(dòng)設(shè)備的操作單元以在光軸方向上移動(dòng)整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)，以便于在光軸 方向上調(diào)節(jié)物鏡23與物體表面24之間的相對位置關(guān)系。光學(xué)系統(tǒng)被放
置為使得當(dāng)操作豎直移動(dòng)設(shè)備的操作單元以上下移動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，在 視野內(nèi)觀察到已聚焦的圖案圖像在相反方向上移動(dòng)，并使得當(dāng)物鏡23 的焦點(diǎn)位置與樣品表面24—致時(shí)，觀察到已聚焦的圖案圖像彼此一致。 在非聚焦?fàn)顟B(tài)(例如，樣品表面位于由圖l的附圖標(biāo)記24a所示的位置處 的狀態(tài))，觀察到已聚焦的圖案圖像彼此偏離，并且已聚焦的圖案的兩 條線彼此離開d而投影在樣品表面24a上。
孔徑光闌13和分離棱鏡15被放置為以便于通過插入和收回機(jī)構(gòu) (未示出)將其插入光路中以及從光路中收回。在聚焦輔助期間，將分離 棱鏡5和孔徑光闌13插入光路中以匹配已聚焦的圖案，從而實(shí)現(xiàn)聚焦。 在觀察期間，將孔徑光闌13和分離棱鏡5從光路中收回，從而聚焦輔助 裝置作為通常的顯微鏡落射照明設(shè)備。
專利文獻(xiàn)l: UK專利No.GB2076176A

發(fā)明內(nèi)容
通過本發(fā)明要解決的問題
在專利文獻(xiàn)l中所公開的聚焦輔助裝置中，使用透鏡17和18，將孔 徑光闌13布置在與顯微鏡孔徑光闌19共軛的位置處，而將已聚焦的圖
6案15布置在與顯微鏡視場光闌20共軛的位置處?？讖焦怅@13和已聚焦 的圖案15在中間圖像形成之后分別投影到物鏡光瞳面和樣品表面24。 因此，能夠模塊化光學(xué)組件12到18并能將其添加到通常的顯微鏡。同 時(shí)，裝置構(gòu)造變得復(fù)雜，這導(dǎo)致更高的成本和更大的尺寸。
基于上文所述，本發(fā)明的問題是提供一種設(shè)有聚焦輔助裝置的簡 單并且緊湊的顯微鏡，在該顯微鏡中，能夠精確地進(jìn)行聚焦，而沒有 對物鏡的放大率或NA的限制。
解決問題的方法
根據(jù)本發(fā)明的尋求解決問題的第一方面，設(shè)有聚焦輔助裝置的顯 微鏡包括光源；第一透鏡組；直徑可變光闌，其布置在與光源共軛 的位置處，而該第一透鏡組插入直徑可變光闌與光源之間；光路分支 構(gòu)件，其利用由該直徑可變光闌限制的光束照明，該光路分支構(gòu)件具 有聚焦指示器并形成兩個(gè)光束，所述光束以預(yù)定角度從光軸傾斜；第 二透鏡組；以及物鏡，其中該直徑可變光闌布置在與該物鏡的光瞳共 軛的位置處，而該第二透鏡組插入直徑可變光闌與物鏡之間，光路分 支構(gòu)件的聚焦指示器布置在與通過第二透鏡組和物鏡觀察到的表面共 軛的位置處，并且光路分支構(gòu)件能插入顯微鏡光路中并且能夠從顯微 鏡光路中收回。
關(guān)于第一方面，在專利文獻(xiàn)l中公開的構(gòu)造中，光路分支構(gòu)件及其 聚焦指示器布置在顯微鏡視場光闌20所放置的位置處，并且光路分支 構(gòu)件能插入顯微鏡光路中以及從顯微鏡光路中收回。因而，在根據(jù)本 發(fā)明該方面的顯微鏡中，因?yàn)榫劢怪甘酒髦苯油队暗奖挥^察的表面上 而沒有中間圖像形成，所以與傳統(tǒng)顯微鏡相比，能夠使顯微鏡簡單而 緊湊。
根據(jù)本發(fā)明的尋求解決問題的第二方面，在本發(fā)明第一方面的顯 微鏡中，當(dāng)光路分支構(gòu)件插入顯微鏡光路中時(shí)，能將直徑可變光闌的直徑())設(shè)置在適于聚焦輔助的預(yù)定值。
在第二方面中，省去了傳統(tǒng)技術(shù)中用于優(yōu)化照明條件的孔徑光闌， 而將直徑可變光闌(虹彩光闌)用作顯微鏡的光圈，這使得在聚焦輔 助期間光束能夠最優(yōu)化。因此，實(shí)現(xiàn)簡單而緊湊的構(gòu)造，并且如下文 具體描述的，能將直徑可變光闌的直徑(l)設(shè)置在適于聚焦輔助的預(yù)定
值，從而能夠精確地進(jìn)行聚焦而沒有對物鏡的放大率或NA的限制。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，在本發(fā)明第二方面的顯微鏡中，適于聚 焦輔助的設(shè)置同時(shí)滿足下面的條件表達(dá)式(1)和(2)。
<formula>formula see original document page 8</formula>
其中(^是通過第一透鏡組由光源在直徑可變光闌的位置處形成的 圖像的放大率，a是光源的尺寸，(()M是直徑可變光闌的最大直徑，s是 由光路分支構(gòu)件給出的光束的傾斜角，L是直徑可變光闌與聚焦指示器 之間的距離，小o是物鏡的光瞳直徑，而(32是通過第二透鏡組在物鏡的光 瞳的位置處形成的直徑可變光闌的圖像的放大率。
在第三方面中，如下文所述，將不會(huì)發(fā)生由于直徑可變光闌的過 小直徑())使得照明光幾乎沒有到達(dá)物體表面的現(xiàn)象，并且將從不發(fā)生由 于直徑可變光闌的過大直徑小使得聚焦輔助裝置不能履行功能的情形。 因此，能實(shí)現(xiàn)適于聚焦輔助的設(shè)置。
根據(jù)本發(fā)明的用于解決問題的第四方面，在本發(fā)明第二方面的顯 微鏡中，適于聚焦輔助的設(shè)置同時(shí)滿足下面的條件表達(dá)式(3)、 (4)和(5)。[公式2]
々-《 …(3) A"-4 …(4)
2丄tan
f 一tan'
乂
2丄A
< / p < 2Z< tan
(5)
其中(Ji是通過第一透鏡組由光源在直徑可變光闌的位置處形成的 圖像的放大率，a是光源的尺寸，令M是直徑可變光闌的最大直徑，e是 由光路分支構(gòu)件給出的光束的傾斜角，L是直徑可變光闌與聚焦指示器 之間的距離，小。是物鏡的光瞳直徑，而P2是通過第二透鏡組在物鏡的光 瞳的位置處形成的直徑可變光闌的圖像的放大率。
在第四方面中，如下文所述，將不會(huì)發(fā)生由于光束的過大傾斜角s 使得照明光幾乎沒有到達(dá)物體表面的現(xiàn)象，并且將從不發(fā)生由于光束 的過小傾斜角s使得聚焦輔助裝置不能履行功能的情形。因此，能實(shí)現(xiàn) 適于聚焦輔助的設(shè)置。
根據(jù)本發(fā)明的用于解決問題的第五方面，在本發(fā)明第三方面的顯 微鏡中，滿足下面的條件表達(dá)式(6)，
- = 2_Ltan￡ …(6)
在第五方面中，如下文所述，即使通過切換操作使用具有不同光 瞳直徑的物鏡中的一個(gè)，也總是能夠進(jìn)行良好的聚焦輔助，而與物鏡 的光瞳直徑無關(guān)。
根據(jù)本發(fā)明的用于解決問題的第六方面，在本發(fā)明第四方面的顯 微鏡中，滿足下面的條件表達(dá)式(7)。
9[公式4]
<formula>formula see original document page 10</formula> …(7)
在第六方面中，如下文所述，即使通過切換操作使用具有不同光 瞳直徑的物鏡中的一個(gè)，也總是能夠進(jìn)行良好的聚焦輔助，而與物鏡 的光瞳直徑無關(guān)。
本發(fā)明的效果
因此，本發(fā)明能夠提供一種設(shè)有聚焦輔助裝置的簡單而緊湊的顯 微鏡，在該顯微鏡中，能夠精確地進(jìn)行聚焦而沒有對物鏡的放大率或 NA的限制。


圖l是示出傳統(tǒng)聚焦操作輔助裝置的構(gòu)造的視圖。
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的聚焦輔助裝置的構(gòu)造的視圖。
圖3是示出在本發(fā)明第一實(shí)施例中物鏡光瞳上的光束的視圖。
圖4是示出在本發(fā)明第一實(shí)施例中該物鏡光瞳上的光束的視圖。
圖5是示出本發(fā)明第一實(shí)施例的聚焦輔助裝置的構(gòu)造的視圖。
圖6是示出在本發(fā)明第二實(shí)施例中物鏡光瞳上的光束的視圖。
圖7是示出在本發(fā)明第二實(shí)施例中該物鏡光瞳上的光束的視圖。
附圖標(biāo)記說明 1:光源
la和lb:物鏡光瞳上的光源圖像 5:分離棱鏡
10:會(huì)聚透鏡
12、 17、 18和21:透鏡 13:孔徑光闌 14:基棱鏡15:已聚焦的圖案
16:半圓形棱鏡
19:顯微鏡孔徑光闌
20:顯微鏡視場光闌
22:分光鏡
23:物鏡
24:樣品表面
24a:樣品表面
30:虹彩光闌
30a和30b:物鏡光瞳上的虹彩光闌圖像
31:第二物鏡 32:偏轉(zhuǎn)棱鏡
具體實(shí)施例方式
下文將參照圖2來描述設(shè)有根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的聚焦裝置的 顯微鏡。從光源1發(fā)射的光通過會(huì)聚透鏡10以及透鏡12會(huì)聚到虹彩光闌 30的位置，并且以放大率卩,形成光源l的圖像。分離棱鏡5包括具有預(yù)定 的頂角的基棱鏡14和具有兩倍于基棱鏡14的頂角的頂角的半圓形棱鏡 16。在基棱鏡14的光源側(cè)上形成已聚焦的圖案15。已聚焦的圖案包括 至少一條線，并且已聚焦的圖案橫跨下述兩個(gè)區(qū)域，即通過基棱鏡14 和半圓形棱鏡16分別給予這兩個(gè)區(qū)域不同偏角。分離棱鏡5被放置為以 便于通過插入和收回機(jī)構(gòu)(未示出)將分離棱鏡5插入聚焦輔助裝置的光 路和從聚焦輔助裝置的光路中收回。
在觀察樣品時(shí)，分離棱鏡5從聚焦輔助裝置的光路中收回，從而聚 焦輔助裝置用作普通的顯微鏡落射照明設(shè)備。當(dāng)分離棱鏡5從光路中收 回時(shí)，優(yōu)選將視場光闌19插入光路中來代替分離棱鏡5，以限制過多的 照明光束。
虹彩光闌30的直徑能在機(jī)構(gòu)的限制內(nèi)自由設(shè)置，并且虹彩光闌30的直徑用于控制照明光的相干系數(shù)。通過調(diào)節(jié)虹彩光闌30的直徑增加
和降低相干系數(shù)，這允許觀察者根據(jù)觀察目標(biāo)自由設(shè)置照明條件。
另一方面，在聚焦輔助期間，插入分離棱鏡5以進(jìn)行聚焦。使從光 源發(fā)射的光入射到分離棱鏡5，而同時(shí)通過虹彩光闌30限制光束。通過 透鏡21的圖像形成作用并通過分光鏡22在物鏡23的光瞳EP上形成虹彩 光闌30的圖像。然而，通過分離棱鏡5的偏角作用使虹彩光闌30的圖像 分支成兩個(gè)，并且在形成所述圖像的同時(shí)，使其以關(guān)于聚焦輔助裝置 的光軸對稱的方式彼此偏離。通過透鏡21的圖像形成作用并通過分光 鏡22在物鏡23上(嚴(yán)格地，在物鏡23的光瞳上)形成虹彩光闌30的兩個(gè)分 支圖像。
聚焦輔助裝置放置在豎直移動(dòng)設(shè)備(未示出)的架臺(tái)上，操作豎直移 動(dòng)設(shè)備的操作單元以在光軸方向上移動(dòng)整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)，以便于在光軸 方向上調(diào)節(jié)物鏡23與物體表面24之間的相對位置關(guān)系。光學(xué)系統(tǒng)被放 置為當(dāng)操作豎直移動(dòng)設(shè)備的操作單元以上下移動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，在視野 內(nèi)觀察到已聚焦的圖案15的圖像在相反方向上移動(dòng)，并當(dāng)物鏡23的焦 點(diǎn)位置與樣品表面24—致時(shí)，觀察到已聚焦的圖案15的圖像彼此一致。 在非聚焦?fàn)顟B(tài)(例如，樣品表面位于圖2的附圖標(biāo)記24a處的狀態(tài))，觀察 到已聚焦的圖案15的圖像彼此偏離，并且已聚焦的圖案15的兩條線彼 此相距d而投影在樣品表面24a上。
將參照圖3和圖4來描述聚焦輔助期間的最優(yōu)設(shè)置。圖3和圖4示出 了物鏡光瞳面EP上光束的擴(kuò)展。圖3示出了滿足表達(dá)式(1)的情形。在圖 3中，虹彩光闌30的最大直徑小于在虹彩光闌30的位置處形成的光源1 的圖像，并且當(dāng)虹彩光闌30打開時(shí)，能使用光源l的面積的一部分來照 明目標(biāo)物。通過分離棱鏡5的偏角作用使虹彩光闌30的圖像分成兩個(gè)， 并且在物鏡光瞳面EP上形成虹彩光闌30的圖像30a和30b。
圖3(a)到圖3(e)示出了通過調(diào)節(jié)虹彩光闌30的直徑改變圖像30a和
1230b的尺寸的狀態(tài)。在虹彩光闌30具有過小的光闌直徑的情形中，如圖 3(a)中所示，照明光束沒有入射到物鏡光瞳，并且照明光幾乎沒有到達(dá) 物體表面。另一方面，在虹彩光闌30具有過大的光闌直徑的情形中， 如圖3(e)中所示，因?yàn)楣馐鵁o傾斜地投影在樣品表面24上，所以阻止了 基準(zhǔn)圖案15的圖像根據(jù)聚焦輔助裝置的豎直移動(dòng)的移動(dòng)，并且聚焦輔 助裝置不能履行其功能。因此，在聚焦輔助期間，必須如圖3(b)到圖3(d) 中所示調(diào)節(jié)虹彩光闌30的直徑。在這些情形中，通過表達(dá)式(2)表示條 件范圍。為了滿足上述條件，將虹彩光闌30用作顯微鏡的光圈，并且 在聚焦輔助期間，在觀察物鏡光瞳的同時(shí)優(yōu)化光束。
為調(diào)節(jié)虹彩光闌30,每個(gè)單元的尺寸、放大率以及分離棱鏡5的偏 角應(yīng)優(yōu)選設(shè)計(jì)為使得當(dāng)虹彩光闌30設(shè)置在最大光闌直徑時(shí)滿足條件。 應(yīng)優(yōu)選地執(zhí)行下述設(shè)計(jì)，使得在聚焦輔助期間僅通過打開虹彩光闌30 來滿足條件。
在本發(fā)明的更加優(yōu)選的模式中，操作插入和收回分離棱鏡5的插入 和收回機(jī)構(gòu)(未示出)以當(dāng)分離棱鏡5插入時(shí)強(qiáng)制地將虹彩光闌30的直徑 設(shè)置在滿足條件的范圍內(nèi)。
圖4示出了滿足表達(dá)式(3)的情形。在圖4中，虹彩光闌30的最大直 徑大于在虹彩光闌30的位置處形成的光源1的圖像，并且當(dāng)虹彩光闌30 打開時(shí)，使用光源l的全部面積來照明目標(biāo)物。通過分離棱鏡5的偏角 作用將虹彩光闌30的圖像分成兩個(gè)圖像，并且在物鏡光瞳面EP上形成 虹彩光闌30的圖像30a和30b。類似地，在物鏡光瞳面EP上形成光源1的 圖像la和lb。
圖4(a)到圖4(e)示出了圖像30a和30b以及l(fā)a和lb根據(jù)分離棱鏡5的 偏角變化的狀態(tài)。在分離棱鏡5具有過大的偏角s的情形中，如圖4(a)中 所示，照明光束沒有入射到物鏡光瞳，并且照明光幾乎沒有到達(dá)物體 表面。另一方面，在分離棱鏡5具有過小的偏角s的情形中，如圖4(e)中
13所示，因?yàn)楣馐鵁o傾斜地投影在樣品表面24上，所以阻止了基準(zhǔn)圖案 15的圖像根據(jù)聚焦輔助裝置的豎直移動(dòng)的移動(dòng)，并且聚焦輔助裝置不 能履行其功能。因此，必須如圖4(b)到圖4(d)中所示調(diào)節(jié)在聚焦輔助期 間使用的分離棱鏡5的偏角s。在這些情形中，通過表達(dá)式(5)表示條件 范圍。另外，必須在虹彩光闌30不遮擋光源1的圖像的情況下使光源1 的圖像入射到物鏡光瞳EP。在這些情形中，通過表達(dá)式(4)表示條件范 圍。
為調(diào)節(jié)虹彩光闌30，每個(gè)單元的尺寸、放大率以及分離棱鏡5的偏 角應(yīng)優(yōu)選設(shè)計(jì)為當(dāng)虹彩光闌被設(shè)置在最大光闌直徑時(shí)滿足條件。應(yīng)優(yōu) 選地執(zhí)行下述設(shè)計(jì)，即在聚焦輔助期間僅通過打開虹彩光闌來滿足條 件。
在本發(fā)明的更加優(yōu)選的模式中，操作插入和收回分離棱鏡5的插入 和收回機(jī)構(gòu)(未示出)以當(dāng)分離棱鏡5插入時(shí)強(qiáng)制地將虹彩光闌30的直徑 設(shè)置在滿足條件的范圍內(nèi)。
上文對具有根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的聚焦輔助功能的顯微鏡進(jìn)行 了描述。本發(fā)明的顯微鏡不限于該第一實(shí)施例，而是在不偏離本發(fā)明 的范圍的情況下能夠自由地做各種修改。例如，盡管參照其中顯微鏡 光學(xué)系統(tǒng)具有無限遠(yuǎn)光系統(tǒng)的顯微鏡的示意圖對第一實(shí)施例進(jìn)行了描
述，但是本發(fā)明也可應(yīng)用于有限遠(yuǎn)光系統(tǒng)。
在第一實(shí)施例中，分離棱鏡5由基棱鏡14和半圓形棱鏡16形成，半 圓形棱鏡16具有兩倍于基棱鏡14的頂角。替代地，例如，如圖5中所示， 可以使用平行板34來代替基棱鏡14，可以將具有預(yù)定偏角的兩個(gè)偏轉(zhuǎn) 棱鏡32接合到該基棱鏡，從而光束在相反的方向上傾斜。平行板34和 偏轉(zhuǎn)棱鏡32的形狀也可以通過塑性成型而一體成型。
下文將參照圖6和圖7來描述設(shè)有根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的聚焦裝置的顯微鏡。在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，在下述顯微鏡中設(shè)置合適的 條件，即在所述顯微鏡中通過切換操作從多個(gè)物鏡中選擇物鏡。設(shè)有 第二實(shí)施例的聚焦裝置的顯微鏡的示意性構(gòu)造與第一實(shí)施例的構(gòu)造類 似，從而省略描述。
圖6示出了滿足表達(dá)式(1)的情形。在圖6中，虹彩光闌30的最大直 徑小于在虹彩光闌30的位置處形成的光源1的圖像，并且當(dāng)虹彩光闌30 打開時(shí)，使用光源l的面積的一部分來照明目標(biāo)物。通常物鏡光瞳具有 不同的直徑，物鏡光瞳的直徑隨著放大率的增加而趨于減小，并且物 鏡光瞳的直徑隨著放大率的降低而趨于增加。在第二實(shí)施例中，如圖6 中所示，將條件設(shè)置為使得光束30a和光束30b恰好在物鏡光瞳上彼此形 成接觸。
因此，即使通過切換操作使用具有不同光瞳直徑的物鏡中的一個(gè)， 也總能執(zhí)行良好的聚焦輔助，而與物鏡的光瞳直徑無關(guān)。在這些情形 中，通過表達(dá)式(6)表示條件范圍。能看到條件表達(dá)式(6)不依賴于物鏡
的光瞳直徑(t)o。為了滿足該條件，將虹彩光闌用作顯微鏡的光圈，并且 在聚焦輔助期間，在觀察物鏡光瞳的同時(shí)優(yōu)化光束。
另一方面，圖7示出了滿足表達(dá)式(3)的情形。在圖7中，虹彩光闌 30的最大直徑大于在虹彩光闌30的位置處形成的光源1的圖像，并且當(dāng) 虹彩光闌30打開時(shí)，使用光源l的全部面積來照明目標(biāo)物。如圖7中所 示，在聚焦輔助期間使用的分離棱鏡5的偏角s被設(shè)計(jì)為滿足下述條件， 即光束la和光束lb恰好在物鏡光瞳上彼此形成接觸。因此，即使通過切 換操作使用具有不同光瞳直徑的物鏡中的一個(gè)，也總能執(zhí)行良好的聚 焦輔助，而與物鏡的光瞳直徑無關(guān)。
在這些情形中，通過表達(dá)式(7)表示條件范圍。能看到條件表達(dá)式 (7)不依賴于物鏡的光瞳直徑(|)()。另外，必須在虹彩光闌30不遮擋光源1 的圖像的情況下使光源1的圖像入射到物鏡光瞳EP。在這些情形中，通
15過表達(dá)式(4)表示條件范圍。
為調(diào)節(jié)虹彩光闌30，每個(gè)單元的尺寸、放大率以及分離棱鏡5的偏角應(yīng)優(yōu)選地設(shè)計(jì)為當(dāng)虹彩光闌設(shè)置在最大光闌直徑時(shí)滿足條件。優(yōu)選地執(zhí)行下述設(shè)計(jì)，即在聚焦輔助期間僅通過打開虹彩光闌來滿足條件。
在本發(fā)明的更加優(yōu)選的模式中，操作插入和收回分離棱鏡的插入和收回機(jī)構(gòu)(未示出)以當(dāng)分離棱鏡插入時(shí)強(qiáng)制地將虹彩光闌30的直徑設(shè)置在滿足條件的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種設(shè)有聚焦輔助裝置的顯微鏡，包括光源；第一透鏡組；直徑可變光闌，所述直徑可變光闌布置在與所述光源共軛的位置處，而所述第一透鏡組插入所述直徑可變光闌與所述光源之間；光路分支構(gòu)件，所述光路分支構(gòu)件利用由所述直徑可變光闌限制的光束照明，所述光路分支構(gòu)件具有聚焦指示器并形成兩個(gè)光束，所述光束以預(yù)定角度從光軸傾斜；第二透鏡組；以及物鏡，其中所述直徑可變光闌布置在與所述物鏡的光瞳共軛的位置處，而所述第二透鏡組插入所述直徑可變光闌與所述物鏡之間，所述光路分支構(gòu)件的所述聚焦指示器布置在與通過所述第二透鏡組和所述物鏡觀察到的表面共軛的位置處，并且所述光路分支構(gòu)件能夠插入顯微鏡光路中以及從顯微鏡光路中收回。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的顯微鏡，其中當(dāng)所述光路分支構(gòu)件插入所述顯微鏡光路中時(shí)，能夠?qū)⑺鲋睆娇勺児怅@的直徑々設(shè)置在適于聚焦輔助的預(yù)定值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的顯微鏡，其中通過同時(shí)滿足下面的條件表達(dá)式(1)和(2)給出適于聚焦輔助的設(shè)置，[公式1] <formula>formula see original document page 2</formula>其中P,是通過所述第一透鏡組由所述光源在所述直徑可變光闌的位置處形成的圖像的放大率，a是所述光源的尺寸，小m是所述直徑可變光闌的最大直徑，s是由所述光路分支構(gòu)件給出的光束的傾斜角，L是所述直徑可變光闌與所述聚焦指示器之間的距離，如是所述物鏡的光瞳直徑，而|32是通過所述第二透鏡組在所述物鏡的光瞳的位置處形成的所述直徑可變光闌的圖像的放大率。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的顯微鏡，其中通過同時(shí)滿足下面的條件表達(dá)式(3)、 (4)和(5)給出適于聚焦輔助的設(shè)置，[公式2]<formula>formula see original document page 3</formula>…(3)<formula>formula see original document page 3</formula>…(4)<formula>formula see original document page 3</formula> (5)其中(5,是通過所述第一透鏡組由所述光源在所述直徑可變光闌的位置處形成的圖像的放大率，a是所述光源的尺寸，小m是所述直徑可變光闌的最大直徑，s是由所述光路分支構(gòu)件給出的光束的傾斜角，L是所述直徑可變光闌與所述聚焦指示器之間的距離，如是所述物鏡的光瞳直徑，而P2是通過所述第二透鏡組在所述物鏡的光瞳的位置處形成的所述直徑可變光闌的圖像的放大率。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的顯微鏡，其中滿足下面的條件表達(dá)式(6)，[公式3]—2Z4anf …(6)
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的顯微鏡,其中滿足下面的條件表達(dá)式(7)，[公式4]Aa-2丄tanf …(7)
全文摘要
提供了一種顯微鏡，用于在聚焦輔助時(shí)通過插入分離棱鏡(5)來聚焦。通過分離棱鏡(5)的角度偏轉(zhuǎn)作用將虹彩光闌(30)的圖像分支成下述兩個(gè)圖像，即所述兩個(gè)圖像在橫跨顯微鏡的光軸的對稱位置處被單獨(dú)移動(dòng)并聚焦。通過透鏡(21)的聚焦作用并通過分光鏡(22)進(jìn)一步在物鏡(23)上聚焦虹彩光闌(30)的這兩個(gè)分支圖像。操作豎直移動(dòng)設(shè)備的操作單元以上下移動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)，從而在視野中觀察到已聚焦的圖案(15)的圖像在彼此相反的方向上移動(dòng)。在聚焦時(shí)，當(dāng)物鏡(23)的焦點(diǎn)位置聚焦在樣品面(24)上時(shí)，已聚焦的圖案(15)的圖像看起來處于重合的狀態(tài)。因而，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的聚焦作用而沒有對物鏡的放大率和NA的限制。
文檔編號G02B21/00GK101467088SQ20078002142
公開日2009年6月24日 申請日期2007年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月9日
發(fā)明者中島康晴 申請人:株式會(huì)社尼康