DE2360197A1

DE2360197A1 - PROCESS FOR INCREASING THE DEPTH OF FOCUS AND / OR THE RESOLUTION OF LIGHT MICROSCOPES

Info

Publication number: DE2360197A1
Application number: DE19732360197
Authority: DE
Inventors: Albert Dipl Phys Frosch; Hans-Erdmann Dipl Phys Korth
Original assignee: IBM Deutschland GmbH
Current assignee: IBM Deutschland GmbH
Priority date: 1973-12-03
Filing date: 1973-12-03
Publication date: 1975-06-05
Also published as: FR2253221B1; FR2253221A1; JPS5087661A

Description

Verfahren zur Erhöhung der Schärfentiefe und/oder des Auflösungsvermögens von Lichtmikroskopen Process for increasing the depth of field and / or the resolving power of light microscopes

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zur Erhöhung der Schärfentiefe und/oder des Auflösungsvermögens von Lichtmikroskopen.The invention relates to a method and an arrangement for carrying out the method for increasing the depth of field and / or the resolution of light microscopes.

Bei der Auswertung von mikroskopischen Abbildungen oder Aufnahmen, beispielsweise bei der laufenden Untersuchung von Schnittflächen in der Medizin, Biologie, Materialprüfung usw. insbesondere aber bei der Prüfung der Güte von Oberflächen bei der Überwachung fertigungstechnischer Prozesse hat es sich herausgestellt, daß die mikroskopische Untersuchung von Flächen, deren Unebenheiten gleich oder größer als das laterale Auflösungsvermögen und somit auch größer als die Schärfentiefe der verwendeten Mikroskope sind, sehr viel Zeit und eine außerordentlich hohe Konzentration erfordert.When evaluating microscopic images or recordings, for example in the ongoing investigation of cut surfaces in medicine, biology, material testing, etc. in particular But when testing the quality of surfaces when monitoring manufacturing processes, it turned out that that the microscopic examination of surfaces whose unevenness is equal to or greater than the lateral resolution and thus also greater than the depth of field of the microscopes used, a lot of time and an extraordinary amount of time requires high concentration.

Bekanntlich ist wegen der Wellennatur des Lichtes bei einem bestimmten Auflösungsvermögen eines Mikroskops eine bestimmte Objektivapertur notwendig, durch deren öffnungswinkel die erzielbare Schärfentiefe begrenzt ist. Das hat zur Folge, daß, wenn Strukturdetails in der Größenordnung von um aufgelöst werden sollen, die Schärfentiefe auch in diesem Bereich liegt. Soll nun eine Oberfläche untersucht werden, deren Unebenheiten etwa in der Größenordnung des zehnfachen benötigten Auflösungsvermögens liegen,It is well known that because of the wave nature of light in a certain Resolving power of a microscope a certain objective aperture is necessary, due to its aperture angle the achievable Depth of field is limited. As a result, when structural details on the order of µm are resolved should, the depth of field is also in this area. If a surface is now to be examined, the unevenness of which is roughly in the Are of the order of ten times the required resolution,

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so muß für jeden Objektbereich die Tiefeneinstellung des Mikroskops etwa zehnmal geändert werden. Ferner wird durch an den nicht scharf eingestellten Objektpunkten entstehendes Streulicht der Kontrast in einem sehr störenden Umfang herabgesetzt. Diese Nachteile können nur teilweise durch Erhöhung der Schärfentiefe herabgesetzt werden, insbesondere auch deshalb, weil damit zwangsläufig eine Verschlechterung des Auflösungsvermögens verbunden ist.so the depth setting of the microscope must be changed about ten times for each object area. Furthermore, by to the Scattered light that arises from not focused object points reduces the contrast to a very disruptive extent. These Disadvantages can only be partially reduced by increasing the depth of field, especially because it does so inevitably a deterioration of the resolving power is connected.

In der Literatur stelle "A method to increase the depth of focus by two step image processing", by G. Häusler, Optics Communication, Bd. 6, No. 1, September 1972, wird ein Verfahren zur Erhöhung der von einem System übertragbaren Schärfentiefe beschrieben, das aber neben einer teilweisen Verfälschung der Abbildung noch den Nachteil ha,t, daß zuerst eine photographische Aufnahme des abzubildenden Objekts gemacht werden muß, deren Unscharfe anschließend gemäß dem Verfahren teilweise rückgängig gemacht wird.In the literature, "A method to increase the depth of focus by two step image processing ", by G. Häusler, Optics Communication, Vol. 6, No. 1, September 1972, is a method for increasing the depth of field that can be transmitted by a system, but this in addition to a partial falsification of the image has the disadvantage that a photograph of the The object to be imaged must be made, the blurring of which then is partially reversed according to the procedure.

In der LiteratureteHe "Optische Abbildung unter Überschreitung der beugungsbedingten Auflösungsgrenze¹¹ von W. Lukosz und M. Marchand, Physikalisches Institut, Technische Hochschule, Braunschweig, Germany, Optica Acta 10, S. 241, 1163, wird ein möglicher, aber überaus komplizierter Weg zur Erhöhung des Auflösungsvermögens beschrieben.In the LiteratureteHe "Optical image exceeding the diffraction- ^{related resolution limit 11} by W. Lukosz and M. Marchand, Physikalisches Institut, Technische Hochschule, Braunschweig, Germany, Optica Acta 10, p. 241, 1163, a possible but extremely complicated way to Increase in resolving power described.

Zur mikroskopischen Untersuchung mit hohem Auflösungsvermögen großer Zahlen von Elementen mit nicht vollkommen ebenen Flächen eignen sich die beiden oben genannten Verfahren wegen ihrer Umständlichkeit und wegen ihrer begrenzten Genauigkeit nicht.For microscopic examination with high resolution of large numbers of elements with not perfectly flat surfaces Both of the above-mentioned methods are unsuitable because of their inconvenience and their limited accuracy.

Bei der Elektronenrastermikroskopie wird ein Objekt mit einer aus einem Elektronenstrahl bestehenden sehr feinen Sonde punktweise abgetastet. Wegen der besonders guten Fokussierbarkeit des Elektronenstrahls und der Kürze der den einzelnen Elektronen gemäß der Schrödingergleichung zuzuordnenden Wellenlängen, istIn scanning electron microscopy, an object is pinpointed with a very fine probe consisting of an electron beam scanned. Because of the particularly good focusability of the electron beam and the shortness of the individual electrons wavelengths to be assigned according to the Schrödinger equation

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das Auflösungsvermögen und die Schärfentiefe derartiger Vorrichtungen wesentlich besser als die von Lichtmikroskopen. Wegen der Kompliziertheit von Elektronenrastermikroskopen sind diese für die gemäß der Erfindung zu lösenden Aufgaben jedoch vollständig ungeeignet. Es sind weiterhin sogenannte Fernsehmikroskope bekannt, bei denen das Objekt oder eine Abbildung des Objekts punktweise abgetastet werden. Eine Erhöhung des Auflösungsvermögens oder der Schärfentiefe tritt durch dieses Verfahren nicht ein. Eine übertragung der die Schärfentiefe und das hohe Auflösungsvermögen bei Elektronenrastermikroskopen bedingenden physikalischen Gesetzmäßigkeiten und technischen Maßnahmen auf Lichtmikroskope ist nicht möglich, da bei diesen die Bildgewinnung auf ganz anderem Wege erfolgt.the resolving power and depth of field of such devices much better than that of light microscopes. Because of the complexity of scanning electron microscopes this, however, completely for the objects to be solved according to the invention not suitable. So-called television microscopes are also known in which the object or an image of the object are scanned point by point. This method does not increase the resolution or the depth of field a. A transfer of the depth of field and the high resolution In the case of scanning electron microscopes, the physical laws and technical measures required Light microscopes are not possible because the images are obtained in a completely different way.

In der OS 2 013 101 wird eine Vorrichtung mit einem im Objektraum rotierenden Glasstab zur periodischen Verschiebung der scharf eingestellten Ebene beschrieben. Mit dieser Vorrichtung können aber nur um mindestens mehrere Schärfentiefenbereiche voneinander entfernte Objektebenen beobachtet werden, da bei kleineren Abständen immer auch eine oder mehrere benachbarte Objektebenen mehr oder weniger scharf abgebildet werden, wodurch zumindest der Kontrast der jeweils optimal scharf abgebildeten Objektebene stark herabgesetzt wird. Bedingt durch den im Objektraum rotierend angeordneten Glasstab ist diese Vorrichtung nur bei relativ kleinen Vergrößerungen und.somit großen Schärfentiefenbereichen verwendbar, so daß in der Regel nur mindestens 10 bis 20 pm auseinanderliegende Objektebenen ohne dazwischenliegende Objektbereiche beobachtet werden können. Dadurch wird die Verwendbarkeit derartiger Vorrichtungen für die meisten der obengenannten Aufgaben ausgeschlossen.In OS 2 013 101 a device with one in the object space rotating glass rod for periodic shifting of the focused plane described. With this device However, object planes that are at least several depth of field apart can only be observed, since with smaller distances, one or more neighboring object planes are always imaged more or less sharply, as a result of which at least the contrast of the respective optimally sharply imaged object plane is greatly reduced. Due to the in the object space Rotating arranged glass rod, this device is only with relatively small magnifications and thus large depth of field usable, so that as a rule only object planes spaced at least 10 to 20 μm apart with no intervening Object areas can be observed. This makes such devices useful for most of the The above tasks are excluded.

Die Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, ein Verfahren und eine Anordnung zur Erhöhung 'der Schärfentiefe und/oder des Auflösungsvermögens von Lichtmikroskopen anzugeben, durch das Abbildungen beliebiger Öbjektebenen auch bei starken Vergrößerungen möglich sind, ohne.daß die Abbildung durch außerhalb desThe invention is based on the object, a method and an arrangement for increasing the depth of field and / or the Specify the resolving power of light microscopes, by means of which any object planes can be reproduced, even at high magnifications are possible without the figure being taken from outside the

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Schärfentiefenbereiches, aber in dessen Nähe liegende Flächenbereiche des Objekts gestört wird.Depth of field, but surface areas in its vicinity of the object is disturbed.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Verfahren und eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens zur Erhöhung der Schärfentiefe und/oder des Auflösungsvermögens von Lichtmikroskopen gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Abbildung des Objekts durch eine in-einer zur Ebene, auf die das Mikroskopobjektiv scharf eingestellt ist, konjugierten Ebene angeordnete Einloch- oder Mehrlochabtastblende punktweise abgetastet wird. Dabei wird von der Tatsache Gebrauch gemacht, daß auf einer in einer zur scharf eingestellten Ebene konjugiert liegenden Ebene angeordneten Lochblende nur die genau in der scharf eingestellten Ebene liegenden Punkte scharf abgebildet werden. Befinden sich in einzelnen Bildpunkten Löcher der Blende, die etwa die Größen dieser Bildpunkte aufweisen, so wird das ganze oder ein Großteil des diese Bildpunkte bildenden Lichts durch die Blende hindurch übertragen und kann beispielsweise über einen Strahlenteiler und eine Linse durch Beobachtung, photographische Aufnahme oder eine Fernsehkameraröhre in der Bildebene besagter Linse ausgewertet werden. Liegt ein Objektpunkt nicht in der Ebene, auf die das Objektiv scharf eingestellt ist, so wird er bekanntlich auch in einer zu dieser konjugiert liegenden Ebene nur unscharf abgebildet. Je nach dem Grad der Unscharfe wird durch ein Loch der Blende nur ein kleiner Teil des die Abbildung des Objektpunktes bildenden Lichtes durchgelassen, das, bei richtiger Dimensionierung der Anlage, in der Auswertebene nur wenig oder gar nicht stört. Wird die Lochblende in einer innerhalb der zur jeweils scharf eingestellten Ebene konjugiert liegenden Ebene verlaufenden Richtung in eine rotierende oder hin und her gehende Bewegung versetzt, so wird das ganze Objekt punktweise abgetastet, wobei nur die in der jeweils scharf eingestellten Ebene, genauer gesagt, im Schärfentiefenbereich des Objektivs liegenden Objektpunkte, mit voller Intensität zu der in der Auswertebene entstehenden Abbildung beitragen. Durch Verschiebung des Objekts in Richtung der optischen Achse kann man so nacheinander verschiedene Ebenen einer unebenen Objektfläche mitThis object is achieved according to the invention by a method and an arrangement for carrying out this method for increasing the depth of field and / or the resolution of light microscopes solved, which is characterized in that an image of the object by an in-one to the plane on which the Microscope objective is focused, conjugate plane arranged single-hole or multi-hole scanning aperture scanned point by point will. Use is made of the fact that conjugates on one in a plane that is in focus perforated diaphragm arranged lying plane only the points exactly lying in the focused plane are shown in focus will. If there are holes in the diaphragm in individual pixels that are approximately the same size as these pixels, this will be the case all or a large part of the light forming these image points is transmitted through the diaphragm and can, for example, via a beam splitter and a lens by observation, photographing or a television camera tube in the image plane said lens can be evaluated. If an object point is not in the plane on which the lens is focused, then It is known that it is only shown blurred in a plane conjugated to this plane. Depending on the degree of blurring only a small part of the light forming the image of the object point is allowed to pass through a hole in the diaphragm. if the system is dimensioned correctly, only little or no disturbance in the evaluation level. Will the pinhole in an inside of the plane that is conjugate to the plane that is in focus in each case, running in a rotating or direction moving to and fro, the entire object is scanned point by point, with only those in focus Plane, more precisely, object points lying in the depth of field of the lens, with full intensity to the in contribute to the evaluation level resulting image. By shifting the object in the direction of the optical axis one can do so successively different levels of an uneven object surface with

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gutem Kontrast und dem vollen Auflösungsvermögen der Apertur sichtbar werden lassen. Durch diese Maßnahme wird unter anderem erreicht, daß die unter normalen Umständen etwa Auflösungsvermögen gleiche Schärfentiefe um ein Vielfaches erhöht wird. good contrast and the full resolution of the aperture make it visible. This measure achieves, among other things, that the depth of field, which is approximately the same under normal circumstances, is increased many times over.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die in einer zur Ebene, auf die das Objektiv scharf eingestellt ist, konjugierten Ebene angeordnete Einloch- oder Mehrlochabtastblende neben der Abtastung der Objektabbildung die in der besagten Ebene des Mikroskopobjektivs liegenden Flächenbereiche des Objekts durch ein Lichtpunktmuster abtastet. Diese Abtastung kann entweder durch eine Bewegung der Blende oder durch mechanische oder elektrooptische bzw. magnetooptische Lichtablenker usw. erfolgen.An advantageous development of the method according to the invention is characterized in that the in one to the plane on which the lens is in focus, arranged conjugate plane Single-hole or multi-hole scanning aperture in addition to scanning the object image in the said plane of the microscope objective lying surface areas of the object scanned by a light point pattern. This scanning can either be done by a Movement of the diaphragm or by mechanical or electro-optical or magneto-optic light deflectors, etc. take place.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Fortbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Objekt oder die Ebene, auf die das Objektiv scharf eingestellt ist, mit großer Geschwindigkeit periodisch in Richtung der optischen Achse verschoben, so daß alle zwischen den beiden Endlagen des Objekts oder der besagten Ebene liegenden Objektpunkte nacheinander mit hohem Kontrast und gutem Auflösungsvermögen in der Auswertebene abgebildet werden. Erfolgt die Abtastung parallel und senkrecht zur Objektebene mit genügend großer Geschwindigkeit, so werden die vielen Einzelbilder durch das Auge zu einem einzigen scharfen Bild integriert. Für photographische Aufnahmen kann die Abtastung langsamer erfolgen.According to a further advantageous development of the invention It moves the object or the plane on which the lens is in focus at great speed periodically shifted in the direction of the optical axis so that all between the two end positions of the object or said Object points lying on the plane are mapped one after the other with high contrast and good resolution in the evaluation plane will. If the scanning takes place parallel and perpendicular to the object plane at a sufficiently high speed, then the many individual images integrated into a single sharp image by the eye. For photographic recordings, the scanning done more slowly.

Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Größe der Löcher der Abtastblende so gewählt, daß neben der nullten mindestens auch die erste Ordnung der an den die Abtastung bewirkenden Blendenöffnungen gebeugten beleuchtenden Strahlung innerhalb der Apertur des Mikroskopöbjektivs liegt, und daß ihre Abbildungen in der Fokusebene im Bereich des maximalen Auflösungsvermögens des Objektivs liegen.According to a further particularly advantageous embodiment of the invention Method, the size of the holes of the scanning aperture is chosen so that in addition to the zeroth at least also the first order of the illuminating radiation diffracted at the diaphragm openings causing the scanning within the The aperture of the microscope lens is located, and that its images in the focal plane are in the range of the maximum resolving power of the lens.

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Durch die Erfindung wird nicht nur die Schärfentiefe, sondern durch die weitgehende Ausschaltung des von nicht scharf eingestellten Objektebenen stammenden Lichts auch der Kontrast und im gewissen Umfang auch das laterale Auflösungsvermögen verbessert.The invention not only increases the depth of field, but also through the extensive elimination of the light coming from object planes that are not in focus, also the contrast and to a certain extent Extent also improves the lateral resolving power.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigen:Further features of the invention emerge from the subclaims and the description in connection with the figures. Show it:

Fig. 1 die schematische Darstellung der Abbildung einerFig. 1 is a schematic representation of the image of a

Blende, die in einer zur Ebene, auf die ein Mikroskopobjektiv scharf eingestellt ist, konjugierten Ebene liegt,Diaphragm which conjugated in one to the plane on which a microscope objective is focused Level lies,

Fig. 2 die schematische Darstellung eines Mikroskops2 shows the schematic representation of a microscope

mit Köhlerscher Beleuchtung und einer Zusatzeinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,with Koehler lighting and an additional device for carrying out the invention Procedure,

Fign. 3 und 4 schematische Darstellungen von Ausführungsbeispielen der Erfindung, Figs. 3 and 4 are schematic representations of exemplary embodiments of the invention,

Fig. 5 die schematische Darstellung der in der Vorrichtung nach Fig. 4 verwendeten Mehrlochabtastblende. FIG. 5 shows the schematic representation of the multi-hole scanning diaphragm used in the device according to FIG.

In Fig. 1 fällt eine im Mittelpunkt einer Linse 2 nach Art der Köhlerschen Mikroskopbeleuchtung konvergierende Strahlung 10 auf eine Mehrlochblende 1, in der der Einfachheit halber nur zwei öffnungen 5 und 6 dargestellt sind. Der etwa 30 pm betragende Durchmesser der öffnungen 5 und 6 ist so gewählt, daß neben der nullten Ordnung mindestens auch die erste Ordnung der in die Ebene der Linse 2 gelangenden Beugungsfiguren innerhalb der Apertur dieser ■ Linse liegen. Wird diese Bedingung erfüllt, so werden die öffnungen 5 und 6 in der zur Ebene 13 der Blende 1 konjugiert liegenden Ebene 12, auf die das Objektiv 2 scharf eingestellt ist, beispielsweise als Punkt 8 scharf abgebildet. Der Durch-In FIG. 1, a radiation 10 converging in the center of a lens 2 in the manner of Köhler's microscope illumination is noticeable a multi-hole diaphragm 1, in which, for the sake of simplicity, only two Openings 5 and 6 are shown. The diameter of about 30 pm the openings 5 and 6 is chosen so that in addition to the zero order, at least the first order is also in the plane of the Lens 2 reaching diffraction figures within the aperture of this ■ Lens lie. If this condition is met, the openings 5 and 6 conjugate to plane 13 of diaphragm 1 lying plane 12 on which the lens 2 is focused, for example as a point 8 in focus. The through

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messer des Punktes 8 hängt von der Vergrößerung der Objektivlinse 2 ab. Bewirkt diese Linse beispielsweise eine 30-fache Vergrößerung und liegt ihr Auflösungsvermögen bei 1 pm, so wird der Punkt 8 einen Durchmesser von 1 pm haben und seinerseits in der Ebene 13 als Lichtfleck mit einem Durchmesser von 30 pm abgebildet. Wie ohne weiteres ersichtlich, liegt die Abbildung des Punktes 8 zur Gänze innerhalb der Blendenöffnung 6, so daß das gesamte diese Abbildung bewirkende Licht die Maske 1 durchsetzen kann. Hätte die Linse 2 ein schlechteres Auflösungsvermögen, beispielsweise ein Auflösungsvermögen von 3 pm, so könnte die Blendenöffnung 6 nicht scharf auf der Ebene 12 abgebildet werden. Darüberhinaus würde selbst ein einen Durchmesser von nur 1 pm aufweisender Lichtfleck in der Ebene 12 nicht scharf in der dazu konjugiert liegenden Blendenebene 13 abgebildet werden. Dadurch wurden die Übertragungseigenschaften der Blende 1 wes-entlich. verschlechtert, da nur ein Bruchteil des die Abbildung des Punktes 8 in der Blendenebene 13 bewirkenden Lichtes durch die Blendenöffnung 5 oder 6 hindurchtreten könnte. Die Durchmesser der Blendenöffnungen 5 und 6 sind daher so zu wählen, daß neben ihren nullten BeugungsOrdnungen mindestens noch ihre ersten Beugungsordnungen innerhalb der Apertur der Linse 2 liegen und daß die Abbildung der Blendenöffnungen in der Ebene nicht kleiner sind als das Auflösungsvermögen dieser Linse.knife of the point 8 depends on the magnification of the objective lens 2. If this lens causes a magnification of 30 times, for example and if its resolving power is 1 pm, point 8 will have a diameter of 1 pm and in turn be in the Plane 13 is shown as a light spot with a diameter of 30 pm. As can be seen without further ado, the image of the point 8 lies entirely within the aperture 6, so that the all the light causing this image can penetrate the mask 1. If the lens 2 had a poorer resolution, for example a resolution of 3 pm, the diaphragm opening 6 could not be imaged sharply on the plane 12. In addition, even one would have a diameter of only 1 μm The light spot in the plane 12 cannot be imaged sharply in the diaphragm plane 13 which is conjugate thereto. Through this the transmission properties of the aperture 1 became essential. deteriorated as only a fraction of the mapping of the point 8 in the diaphragm plane 13 causing light could pass through the aperture 5 or 6. The diameter of the Apertures 5 and 6 are therefore to be selected so that in addition to their zeroth diffraction orders at least their first diffraction orders are within the aperture of the lens 2 and that the Image of the aperture openings in the plane are not smaller than the resolving power of this lens.

Wird eine Blendenöffnung, in der Pig. I die Blendenöffnung 5, nicht in der Ebene 12, sondern auf einen tiefer liegenden Bereich des Objektes 11 abgebildet, so ist die Abbildung nicht mehr punktförmig, wie sie im Bereich der Ebene 12 wäre, sondern hat die Form eines räumlich ausgedehnten Lichtfleckes 7, dessen Durchmesser eine Funktion des Abstandes zwischen der Ebene 12 und des betreffenden Bereiches des Objektes 11 ist.Will be an aperture in which the pig. I the aperture 5, not imaged in the plane 12, but on a lower-lying area of the object 11, so the image is no longer punctiform, as it would be in the area of the plane 12, but has the shape of a spatially extended light spot 7, its diameter is a function of the distance between the plane 12 and the relevant area of the object 11.

Wie aus Fig. 1 weiter ersichtlich, wird ein innerhalb des Lichtfleckes 7 liegender Punkt 9 nicht innerhalb der Blendenebene 13, sondern in einer darunter liegenden Ebene 14 scharf abgebildet, während in der Ebene 13 eine einen wesentlich größeren Durchmesser aufweisende unscharfe Abbildung entsteht, deren Licht nurAs can also be seen from FIG. 1, an inside the light spot 7 lying point 9 is not imaged in focus within the diaphragm plane 13, but in a plane 14 below, while in the plane 13 a substantially larger diameter is blurred image, the light of which is only

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'ein Bruchteil die Blendenöffnung 5 durchsetzen kann. Der Anteil des die Blendenöffnung 5 durchsetzenden Lichtes ist noch geringer, wenn man von der einen größeren Durchmesser als der Lichtpunkt 8 aufweisenden unscharfen Abbildung 7 auf dem Objekt 11 ausgeht.'A fraction can penetrate the aperture 5. The amount of the light penetrating the aperture 5 is even less, if one starts from the fuzzy image 7 on the object 11, which has a larger diameter than the light point 8.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines Mikroskops mit Köhlerscher Beleuchtung und einer Zusatzeinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die von einer Lichtquelle 3 ausgehende Strahlung 10 wird durch eine Linse 16 in der öffnung einer Lochblende 17 fokussiert und mittels einer Linse 18 in eine auf der Objektivlinse 2 konvergierende Strahlung umgewandelt. Die die Linse 18 verlassende Strahlung durchsetzt einen Strahlenteiler 19 und eine rotierende Abtastlochblende 21, um anschließend durch die Linse 2 in der Ebene 12 eine Abbildung der Blendenöffnungen 25 und 26 zu erzeugen. Die Blendenöffnung 26 wird in der zur Blendenebene konjugiert liegenden Ebene 12 scharf abgebildet, da der etwa 30 um betragende Durchmesser der Blendenöffnungen 25 und 26 so bemessen ist, daß mindestens die erste Beugungsordnung der sie durchsetzenden Strahlung innerhalb der Apertur der Linse 2 liegt und daß der Durchmesser des die Abbildung der Blendenöffnung darstellenden Punktes 8 nicht kleiner als das Auflösungsvermögen der Linse 2 ist. Bei einer 30-fachen Vergrößerung der Linse 2 beträgt der Durchmesser des Punktes 8 1 jum. Wie schon im Zusammenhang mit der Beschreibung der Fig. 1 erläutert, wird der diese Abbildung darstellende Lichtpunkt im Bereich der Ebene 13 der Blende 21 scharf abgebildet und durchsetzt die Blendenöffnung 26 vollständig oder doch nahezu vollständig. Anschließend wird dieser Strahl am Strahlenteiler 19 teilweise zu einer Linse 20 abgelenkt und erzeugt im Bereich einer Auswertebene 22 einen scharfen Lichtpunkt 23. Der die Blendenöffnung 25 durchsetzende Teil der von der Lichtquelle 3 kommenden Strahlung 10 wird im Bereich der Ebene 12 fokussiert und fällt als divergente Strahlung auf den unter dieser Ebene gelegenen Bereich des Objektes 11, wo er eine unscharfe Abbildung in Form eines räumlich ausgedehnten Lichtfleckes 7 erzeugt. Jeder Punkt 9 dieses Lichtfleckes wird, da derFig. 2 is a schematic representation of a microscope with Koehler illumination and an additional device for implementation of the method according to the invention. The one from a light source 3 outgoing radiation 10 is focused by a lens 16 in the opening of a pinhole 17 and by means of a lens 18 converted into radiation converging on the objective lens 2. The radiation leaving the lens 18 penetrates a beam splitter 19 and a rotating scanning pinhole diaphragm 21, in order to then through the lens 2 in the plane 12 an image the aperture openings 25 and 26 to generate. The aperture 26 is sharply imaged in the plane 12, which is conjugate to the diaphragm plane, since the diameter is approximately 30 μm the aperture openings 25 and 26 is dimensioned so that at least the first order of diffraction of the penetrating them Radiation lies within the aperture of the lens 2 and that the diameter of the image of the diaphragm opening Point 8 is not smaller than the resolving power of lens 2. With a 30-fold magnification of the lens 2, the Diameter of the point 8 1 jum. As in connection with Explained in the description of FIG. 1, the light point representing this image is in the area of the plane 13 of the diaphragm 21 imaged sharply and penetrates the aperture 26 completely or almost completely. Then this The beam at the beam splitter 19 is partially deflected to a lens 20 and generates a sharp one in the area of an evaluation plane 22 Light point 23. The part of the radiation 10 coming from the light source 3 which passes through the aperture 25 is in the area of the Plane 12 focuses and falls as divergent radiation on the area of the object 11 located below this plane, where it has a fuzzy image in the form of a spatially extended light spot 7 is generated. Each point 9 of this light spot is because the

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ihn tragende Bereich des Objektes 11 unterhalb der Ebene 12 liegt, nicht in der zu dieser konjugierten Ebene 13 der Blende 21, sondern in einer darunter liegenden, zu der den Lichtpunkt 9 tragenden Fläche konjugiert liegenden Ebene 14 scharf abgebildet, so daß in der Ebene der Blende 21 ein Lichtfleck entsteht, dessen Durchmesser größer als die Blendenöffnung 25 ist. Die Abbildung des Lichtfleckes 7 in der Ebene der Blende 21 weist einen noch größeren Durchmesser als die Abbildung des Punktes 9 auf, so daß nur ein geringer Bruchteil des die Abbildung des Lichtfleckes 7 in der Ebene der Blende 21 bewirkenden Lichtes die Blendenöffnung 25 durchsetzen kann. Diese von der öffnung 25 ausgehende Strahlung die wie gesagt, nur einen kleinen Bruchteil der auf die Blende von unten fallenden Strahlung ausmacht, erzeugt in der Auswertebene 22 einen Lichtpunkt 37, dessen Helligkeit so klein ist, daß dieser nicht wahrgenommen wird, oder zumindest nicht stört. Dies tritt insbesondere dann auf, wenn eine Vorrichtung zur Einstellung eines Schwellwertes zur Verfügung steht. Wird die Blende 21, die außer den Blendenöffnungen 25 und 26 noch eine große Anzahl anderer Öffnungen enthält, um eine Achse 24 in schnelle Drehung versetzt, so werden nacheinander alle Punkte des im Bereich der Objektivlinse 2 liegenden Objekts 11 abgetastet und auf der Auswertebene 22 abgebildet. Dabei ist die Intensität der in der Auswertebene 22 abgebildeten Objektpunkte, die in der Ebene 12 liegen, wesentlich größer, als die Intensität der Abbildungen von Objektpunkten, die außerhalb dieser Ebene liegen.the area of the object 11 carrying it is below the level 12, not in the plane 13 of the diaphragm 21 conjugate to this, but in an underlying plane to which the light point 9 bearing surface conjugate lying plane 14 imaged sharply, so that in the plane of the diaphragm 21 a light spot is created, whose Diameter is larger than the aperture 25. The image of the light spot 7 in the plane of the diaphragm 21 still shows larger diameter than the image of the point 9, so that only a small fraction of the image of the light spot 7 the diaphragm opening 25 can pass through in the plane of the diaphragm 21 causing light. This radiation emanating from the opening 25 which, as I said, only makes up a small fraction of the radiation falling onto the diaphragm from below, is generated in the evaluation plane 22 a point of light 37, the brightness of which is so small that it is not perceived, or at least does not interfere. This occurs especially when a device for setting a threshold value is available. If the aperture 21, the in addition to the aperture openings 25 and 26 also contains a large number of other openings, about an axis 24 in rapid rotation offset, all points of the object 11 lying in the area of the objective lens 2 are scanned one after the other and on the evaluation plane 22 pictured. The intensity of the object points mapped in the evaluation plane 22, which are in the plane 12, is much greater than the intensity of the images of object points that lie outside this plane.

In der Auswertebene 22 erscheint somit eine scharfe Abbildung aller im Bereich der Ebene 12 liegenden Punkte des Objektes 11. Da alle außerhalb dieser Ebene liegenden Objektpunkte in der Ebene 13 unscharf abgebildet werden, was eine sehr schlechte Ausleuchtung der Blendenöffnungen zur Folge hat, wird der Kontrast der Abbildung der in der Ebene 12 liegenden Bereiche des Objektes 11 kaum herabgesetzt. Wird das Objekt 11 so weit nach oben verschoben, daß der Punkt 9 in der Ebene 12 liegt, so wird dieser Punkt und alle anderen in gleicher Höhe liegenden Punkte des Objektes 11 in der Auswertebene 22 scharf abgebildet, während der Punkt 8 und alle in der gleichen Höhe liegenden Punkte des Objektes in derA sharp image of all points of the object 11 located in the area of the plane 12 thus appears in the evaluation plane 22. Since all object points lying outside this plane are depicted out of focus in plane 13, which results in very poor illumination the aperture, the contrast of the image of the areas of the object 11 lying in the plane 12 becomes hardly discounted. If the object 11 is moved upwards so far that the point 9 lies in the plane 12, this point becomes and all other points of the object 11 lying at the same height are shown in focus in the evaluation plane 22, while the point 8 and all points of the object at the same height in the

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Auswertebene 22 so schwach abgebildet werden, daß sie entweder überhaupt nicht bemerkt werden, oder den Kontrast nur unwesentlich verschlechtern.Evaluation plane 22 are imaged so weakly that they are either not noticed at all, or the contrast is only insignificant worsen.

Fig. 3 ist die schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, mit der das erfindungsgemäße Verfahren in besonders einfacher und übersichtlicher Weise ausgeführt werden kann. Die von einer Lichtquelle 3 ausgehende Strahlung 10 wird durch eine Linse 16 in der öffnung einer Lochblende 17 fokussiert und fällt auf eine Linse 18, durch die sie in eine in der Mitte einer Mikroskopobjektivlinse 2 konvergierende Strahlung umgewandelt wird. Diese Strahlung durchsetzt ein Element 42, das aus einem durchsichtigen Trägerelement 40, einer teilreflektierenden Schicht 39 und einer Abtastlochblende 41 besteht. Die Lochblende 41 enthält neben den eingezeichneten Blendenöffnungen 25 und 26 noch eine Vielzahl anderer öffnungen, deren Durchmesser, wie im Zusammenhang mit der Beschreibung der vorhergehenden Figuren näher erläutert, in der Größenordnung von 30 bis 50 μη liegt. Die die teilreflektierende Schicht 39 und die Blendenöffnungen, beispielsweise die Blendenöffnungen 25 und 26, durchsetzende Strahlung fällt auf die Linse 2, wobei mindestens die erste BeugungsOrdnung innerhalb der Apertur dieser Linse liegt. Wie im Zusammenhang mit der Beschreibung der vorherigen Figuren eingehend beschrieben, wird die Blendenöffnung 26 auf dem in der Ebene 12 liegenden Punkt 8 des Objektes 11 scharf abgebildet, der seinerseits im Bereich der Blendenöffnung 26, die in unmittelbarer Nähe einer zur Ebene 12 konjugiert liegenden Ebene 13 liegt, scharf abgebildet wird. Die Neigung des aus dem Trägerelement 40, der teilreflektierenden Schicht 39 und der Lochblende 41 bestehenden Elements 42 in bezug auf die Ebene 13 ist in der Figur zur Verbesserung der Anschaulichkeit übertrieben wiedergegeben. Die die Blendenöffnung 26 von unten nach oben durchsetzende Strahlung wird an der teilreflektierenden Schicht 39 teilweise reflektiert, durchsetzt die Blendenöffnung ein zweites Mal, und gelangt über einen Spiegel 43 zu einer Linse 5O, durch die sie in einer Beobachtungsebene 52 als Lichtpunkt 53 fokussiertFig. 3 is the schematic representation of an embodiment of the invention, with which the method according to the invention can be carried out in a particularly simple and clear manner can. The radiation 10 emanating from a light source 3 is focused by a lens 16 in the opening of a pinhole 17 and falls on a lens 18, by which it is converted into radiation converging in the center of a microscope objective lens 2 will. This radiation passes through an element 42, which consists of a transparent carrier element 40, a partially reflective one Layer 39 and a scanning pinhole 41 consists. The perforated diaphragm 41 contains the diaphragm openings 25 as shown and 26 a large number of other openings, the diameters of which are as in connection with the description of the preceding Figures explained in more detail, on the order of 30 to 50 μη lies. The partially reflective layer 39 and the aperture openings, For example, the aperture openings 25 and 26, penetrating radiation falls on the lens 2, with at least the first diffraction order lies within the aperture of this lens. As described in detail in connection with the description of the previous figures, the aperture 26 is on the in the Plane 12 lying point 8 of the object 11 in focus, which in turn in the area of the aperture 26, which is in the immediate Close to a plane 13 lying conjugate to plane 12 is imaged in focus. The slope of the from the support element 40, the partially reflective layer 39 and the aperture 41 existing element 42 with respect to the plane 13 is in the Figure exaggerated to improve clarity. The one penetrating the aperture 26 from bottom to top Radiation is partially reflected on the partially reflective layer 39 and passes through a second aperture Mal, and arrives via a mirror 43 to a lens 50, through which it focuses in an observation plane 52 as a point of light 53

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wird, wo sie eine scharfe Abbildung des seinerseits eine Abbildung der Blendenöffnung 26 darstellenden Lichtpunktes 8 erzeugt. Wie ebenfalls im Zusammenhang mit der Beschreibung der Figuren 1 und 2 eingehend erläutert, erzeugt die die Blendenöffnung 25 durchsetzende Strahlung auf den unterhalb der Ebene 12 liegenden Fläche des Objektes 11 einen eine unscharfe Abbildung darstellenden Lichtfleck 7, der seinerseits im Bereich der Blendenöffnung 25 unscharf abgebildet wird, so daß nur ein kleiner Teil des diese Abbildung bildenden Lichtes an der teilreflektierenden Schicht 39 reflektiert wird und über den Spiegel 43 und die Linse 50 in der Auswertebene 52 eine äusserst lichtarme Abbildung 57 der öffnung 25 erzeugt. Außerhalb der die teilreflektierende Schicht 39 freigebenden Öffnungen 25, 26 etc. ist die Abtastblende 41 energieverzehrend, also ma.ttschwarz ausgebildet.where it becomes a sharp figure of its turn a figure the aperture 26 representing light point 8 is generated. As also in connection with the description of the Figures 1 and 2 explained in detail, generates the aperture 25 penetrating radiation on the surface of the object 11 lying below the plane 12 creates a blurred image representing light spot 7, which in turn is imaged out of focus in the region of the aperture 25, so that only one small part of the light that forms this image on the partially reflecting light Layer 39 is reflected and an extremely low-light image 57 of the opening 25 is generated via the mirror 43 and the lens 50 in the evaluation plane 52. Outside of the partially reflective layer 39 exposing openings 25, 26 etc. the scanning diaphragm 41 is energy-consuming, that is, it is made matt black.

Wird das aus dem Trägerelement 40, der teilreflektierenden Schicht 39 und der Lochblende 41 bestehende Element 42 mit Hilfe der Achse 24 in schnelle Drehung versetzt, so wird die gesamte im Bereich der Objektivlinse 2 liegende Fläche des Objektes 11 punktweise abgetastet, so daß im Bereich der Auswertebene 52 eine scharfe und kontrastreiche Abbildung der in der Ebene 12 liegenden Flächenelemente des Objekts 11 sichtbar wird. Alle außerhalb der Ebene 12 liegenden und somit unscharf abgetasteten Flächenelemente des Objektes 11 werden nur unter starker Lichteinbuße in der Auswertebene 52 abgebildet, so daß sie entweder überhaupt nicht sichtbar sind oder nur wenig den Kontrast der Abbildungen der innerhalb der Ebene 12 liegenden Flächenelemente des Objekts 11 stören. Soll eine andere Ebene des Objektes 11 sichtbar gemacht werden, so werden die den Tisch 44 tragenden piezoelektrischen oder magnetostriktiven Elemente 45 über nicht dargestellte Leitungen erregt, so daß das Objekt 11 sich in Richtung der optischen Achse der Objektivlinse 2 nach oben oder nach unten so weit verschiebt, daß die zur Wiedergabe in der Auswertebene 52 vorgesehene Ebene des Objektes 11 mit der Ebene 12 zusammenfällt. Es .ist aber auch möglich, anstelle des Objekts 11 das Objektiv 2 periodisch zu verschieben» Soll die gesamte Ober-Is that from the carrier element 40, the partially reflective Layer 39 and the pinhole 41 existing element 42 with the help of the axis 24 in rapid rotation, so the entire The surface of the object 11 lying in the area of the objective lens 2 is scanned point by point, so that in the area of the evaluation plane 52 a sharp and high-contrast image of the surface elements of the object 11 lying in the plane 12 becomes visible. All Surface elements of the object 11 that are outside of the plane 12 and are therefore scanned out of focus are only exposed to a strong loss of light mapped in the evaluation level 52, so that they are either not visible at all or the contrast of the Images of the surface elements lying within plane 12 of the object 11 disturb. If another plane of the object 11 is to be made visible, those that support the table 44 become piezoelectric or magnetostrictive elements 45 over not lines shown excited so that the object 11 is in the direction of the optical axis of the objective lens 2 upwards or shifts downward so far that the plane of the object 11 provided for reproduction in the evaluation plane 52 coincides with plane 12 coincides. It is, however, also possible, instead of the object 11, to shift the objective 2 periodically.

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fläche des Objektes 11 gleichzeitig sichtbar oder auswertbar gemacht werden, so wird den piezoelektrischen oder magnetostriktiven Elementen 45 eine Wechselspannung mit einer Frequenz zugeführt, die wesentlich höher oder niedriger als die Abtastfrequenz der Lochblende 41 ist. Durch diese eine Frequenz von beispielsweise 30 Hz oder 50 kHz aufweisende Wechselspannung wird das Objekt 11 periodisch in Richtung der optischen Achse der Objektivlinse 2 so weit nach unten und nach oben bewegt, daß alle in der Auswertebene 52 sichtbar zu machenden Flächenbereiche die Ebene 12 durchlaufen. Auf diese Weise erscheinen in der Auswertebene 52 in rascher Folge hintereinander alle Bereiche der Oberfläche des Objektes 11 scharf abgebildet. Während der Abbildung einer bestimmten Ebene des Objektes 11 sind die den anderen Ebenen zugeordneten Flächenbereiche des Objekts 11 im Bereich der Auswertebene 52 nahezu unsichtbar oder stören den Kontrast der jeweils scharf abgebildeten Ebenen nur unwesentlich. Bedingt durch die rasche Bildfolge werden die einzelnen Bilder durch das menschliche Auge integriert und erscheinen dem Beobachter als ein flimmerfreies, scharfes und eine dem Hub des Objektes 11 gleiche Schärfentiefe aufweisendes Bild. Soll die in der Auswertebene 52 erzeugte Abbildung photographisch aufgenommen werden, so kann die X-, Y- Z-Abtastung, d.h. die durch die rotierende Lochblende 41 und durch die Vertikalbewegung des Tisches 44 bedingte Abtastung wesentlich verlangsamt werden. Zur besseren Beobachtung der in der Auswertebene 52 entstehenden Abbildung kann ein Projektionsschirm oder eine Mattscheibe vorgesehen sein. Es ist aber auch möglich, die durch die Linse 50 erzeugte Abbildung auf dem Bildschirm einer Fernsehkameraröhre, auf einer Photodiodenmatrix oder auf einer anderen geeigneten Auswertvorrichtung zu erzeugen. Selbstverständlich ist es auch möglich, anstelle der Änderung des Abstandes zwischen Objektivlinse 2 und Objekt 11 die Brennweite der Objektivlinse 2, beispielsweise durch elektrooptische Mittel mit großer Geschwindigkeit zu verändern.surface of the object 11 are made visible or evaluable at the same time, the piezoelectric or magnetostrictive Elements 45 are supplied with an alternating voltage at a frequency which is substantially higher or lower than the sampling frequency the pinhole 41 is. This alternating voltage, which has a frequency of, for example, 30 Hz or 50 kHz the object 11 periodically moves so far down and up in the direction of the optical axis of the objective lens 2 that all surface areas to be made visible in the evaluation plane 52 pass through the plane 12. In this way appear in the evaluation level 52 all areas of the surface of the object 11 are sharply imaged in rapid succession one behind the other. During the picture of a certain plane of the object 11 are the surface areas of the object 11 assigned to the other planes The area of the evaluation plane 52 is almost invisible or only insignificantly disturbs the contrast of the respective sharply mapped planes. Due to the rapid sequence of images, the individual images are integrated by the human eye and appear to it Observer as a flicker-free, sharp and one to the stroke of the Object 11 having the same depth of field image. Should the image generated in the evaluation plane 52 be photographed the X, Y, Z scanning, i.e. the scanning through the rotating pinhole 41 and through the vertical movement of the Table 44 conditional scanning can be slowed down significantly. For better observation of the image produced in the evaluation plane 52 a projection screen or a ground glass can be provided. But it is also possible that the lens 50 generated image on the screen of a television camera tube, on a photodiode matrix or on another suitable Generate evaluation device. Of course, it is also possible instead of changing the distance between the objective lens 2 and object 11 the focal length of the objective lens 2, for example by electro-optical means at high speed to change.

Durch die Vereinigung der Lochblende 41 und der teilreflektieren-By combining the aperture 41 and the partially reflecting

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den Schicht 39 zu einem gemeinsamen Element werden die bei der Anordnung nach Fig. 2 auftretenden, durch Streulicht verursachten Störungen nahezu vollständig unterdrückt. Darüberhinaus wird durch diese Maßnahme und durch eine gitterartige Anordnung der Abtastlochblendenöffnungen das Auflösungsvermögen des gesamten optischen Systems, wie beispielsweise aus der Literaturstelle "Optische Abbildung unter Überschreitung der beugungsbedingten Auflösungsgrenze," von W.Lukosz und Marchand, Optica Acta, 10, S. 241, 1963, ersichtlich, in bestimmtem Umfang erhöht.the layer 39 to a common element are those which occur in the arrangement according to FIG. 2 and are caused by scattered light Interference almost completely suppressed. In addition, this measure and a grid-like arrangement of the scanning hole diaphragm openings the resolving power of the entire optical system, for example from the literature reference "Optical imaging exceeding the diffraction-related resolution limit," by W. Lukosz and Marchand, Optica Acta, 10, P. 241, 1963, can be seen, increased to a certain extent.

Fig. 4 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Das von einer Lichtquelle 103 ausgehende, vorzugsweise monochromatische Licht wird durch Linsen 116 in der öffnung einer Lochblende 117 fokussiert und mittels einer Linse 118 als konvergentes Strahlenbündel durch einen Polarisator 162 auf ein rotierendes Element 142 geworfen, das entsprechend der in Fig. dargestellten Anordnung ausgebildet ist. Die Flächennormalen dieses Elements und die optische Achse der Linsen 116, 118 schließen einen Winkel ein, unter dem die den Polarisator verlassende Strahlung die als polarisationsabhängigen Strahlenteiler wirkende Schicht 39 des Elements 142 ungeschwächt durchsetzen kann. Das die in der Figur durch weiße Bereiche angedeutete Blendenöffnungen durchsetzende Licht wird durch eine Linse 158, über einen Umlenkspiegel 143 und ein Objektiv 102 auf ein Objekt 111 fokussiert. Der Durchmesser der Blendenöffnungen und die Vergrößerung der Linsen sind wie im Zusammenhang mit der Beschreibung der Fign. 1 bis 3 erläutert, bemessen. Wie im gleichen Zusammenhang ebenfalls schon beschrieben, werden die Blendenöffnungen nur in den Bereichen des Objekts 111 scharf abgebildet, die in einer zum Element 142 konjugierten Ebene liegen. In gleicher Weise werden auch nur die in dieser Ebene liegenden beleuchteten Objektpunkte auf dem Element 142 scharf abgebildet. Da die Polarisationsebene der die Abbildungen an der Oberseite des Elements 142 erzeugenden Strahlung durch deren zweimaligen Durchtritt durch die λ/4-Ρlatte 163 um 90° gedreht ist, wird diese Strahlung an der Schicht 39 ohne VerlusteFIG. 4 shows a further exemplary embodiment of the invention. That emanating from a light source 103, preferably Monochromatic light is focused by lenses 116 in the opening of a pinhole 117 and as convergent by means of a lens 118 Beams thrown by a polarizer 162 onto a rotating element 142, which corresponds to the one shown in FIG. illustrated arrangement is formed. The surface normals of this element and the optical axis of the lenses 116, 118 enclose an angle at which the radiation leaving the polarizer acts as a polarization-dependent beam splitter acting layer 39 of the element 142 can enforce without being weakened. That indicated in the figure by white areas Light passing through aperture openings is transmitted through a lens 158, via a deflecting mirror 143 and an objective 102 focused on an object 111. The diameter of the diaphragm openings and the magnification of the lenses are as related with the description of FIGS. 1 to 3 explained, measured. As already described in the same context, are the aperture openings are only shown in focus in those regions of the object 111 which are in a plane conjugate to the element 142 lie. In the same way, only the illuminated object points lying in this plane on the element 142 become sharp pictured. Since the plane of polarization of the radiation generating the images on the upper side of the element 142 is determined by its twice through the λ / 4-Ρlatte 163 rotated by 90 ° is, this radiation is transmitted to the layer 39 without losses

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reflektiert, so daß die so ausgeleuchteten Blendenöffnungen über die Linse 158, einen umlenkspiegel 154, Linsen 160 und einen unerwünschtes Streulicht unterdrückenden Polarisator 164 in einer Auswertebene 161 mit maximaler Intensität scharf abgebildet werden. Alle nicht in einer zum Element 142 konjugiert liegenden Ebene befindlichen Objektpunkte werden am Element 142 unscharf abgebildet, so daß nur ein geringer Bruchteil des diese Abbildungen erzeugenden Lichtes an der Schicht 39 reflektiert wird und eine äußerst lichtschwache Abbildung in der Auswertebene 161 erzeugt. Das Objekt kann, wie in Fig. 3 gezeigt, durch in der Fig. 4 nicht dargestellte Mittel in Richtung der optischen Achse des Objektivs 102 periodisch verschoben werden, so daß es bei einem mit geeigneter Geschwindigkeit rotierenden Element 142 in der Auswertebene 161 mit großer Tiefenschärfe abgebildet wird.reflected, so that the aperture openings illuminated in this way via the lens 158, a deflecting mirror 154, lenses 160 and a polarizer 164 suppressing undesired scattered light is imaged sharply in an evaluation plane 161 with maximum intensity will. All object points that are not located in a plane conjugate to element 142 are located on element 142 out of focus, so that only a small fraction of the light generating these images is reflected on the layer 39 and an extremely faint image is generated in the evaluation plane 161. The object can, as shown in Fig. 3, by in the Fig. 4 means not shown are periodically shifted in the direction of the optical axis of the lens 102 so that it is at an element 142 rotating at a suitable speed is imaged in the evaluation plane 161 with a great depth of focus.

Fig. 5 stellt einen vergrößerten Ausschnitt des Elements 42 bzw. 142 dar. Die Anordnung besteht aus einem durchsichtigen, beispielsweise aus Glas bestehenden Trägerelement 40, einer mit einer Quarzschicht 39a überzogenen, als polarisationsabhängiger Strahlenteiler wirkenden Schicht 39 und einer Lochblende 41, die beispielsweise aus Chrom besteht und eine schwarze spiegelnde Oberfläche hat.Fig. 5 shows an enlarged section of the element 42 or 142. The arrangement consists of a transparent, for example made of glass support element 40, one coated with a quartz layer 39a, as polarization-dependent Beam splitter acting layer 39 and a pinhole 41, which consists for example of chrome and a black reflective Surface has.

Die vorliegende Erfindung kann außer zur visuellen Untersuchung von Unebenheiten aufweisenden Halbleiterplättchen auch zu automatischen Untersuchungen verwendet werden. Dabei können die in jeder Objektebene beobachtbaren Objektpunkte in einem Computer gespeichert und die einzelnen Elemente unter Berücksichtigung der Profilhöhen in Gruppen eingeteilt werden. In gleicher Weise können auch größere Mengen von Teilchen untersucht und entsprechend ihrer Größe gezählt und verschiedenen Klassen zugeordnet werden. Auch die Erstellung von Schnittansichten durchsichtiger Körper, beispielsweise von Kristallen, kann mit der vorliegenden Erfindung · in vorteilhafter Weise erfolgen=In addition to visually inspecting unevenness of semiconductor wafers, the present invention can also be used for automatic inspection Investigations are used. The object points that can be observed in each object plane can be stored in a computer saved and the individual elements divided into groups taking into account the profile heights. In the same way you can larger quantities of particles can also be examined and counted according to their size and assigned to different classes. Even the creation of sectional views of transparent bodies, for example of crystals, can be done with the present invention · in an advantageous manner =

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Claims

PATENT CLAIMS

Method for increasing the depth of field and / or the resolving power of light microscopes, characterized in that, that an image of the object through a single-hole or multi-hole scanning aperture (.1, 21, 41) The conjugate in a plane (12) on which the objective (2) is focused is scanned point by point Level (13) lies.

2. The method according to claim 1, characterized in that the conjugate plane (13) arranged in a plane (12) on which the microscope objective (2) is focused One-hole or multi-hole scanning aperture (1, 21, 41) next to the Scanning of the object image in the said plane

(12) surface areas of the microscope objective Object (11) scanned by a light point pattern.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the scanning of the object image and / or of the object in a direction (ίζ and / or Y direction) parallel to the plane (12) that is in focus.

4. The method according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the scanning of the object image and / or the object is perpendicular to the focused plane (12) (Z direction).

5. The method according to claim 4, characterized in that the scanning in the Z direction by means of a periodic shift of the object (11) and / or the microscope objective (2) in the direction of the optical axis around one of the desired Depth of field takes place at the same distance.

6. The method according to claim 4, characterized in that

the scanning in the Z-direction by a periodic change

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the focal length of the microscope objective (2), for example by electro-optical means, to one of the desired Depths of field equal distance takes place.

7. The method according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that in addition to the zeroth at least also the first order of the one causing the scanning Apertures (5, 6, 25, 26) diffracted radiation within the aperture of the microscope objective (2) and that the diameter of the diaphragm openings is such that their images are in focus Level (12) are at least equal to or greater than the resolution of the microscope objective.

8. Device for performing the method according to the claims 1 to 7, characterized by one in the area of a plane (12) of the microscope objective that is set in focus (2) the conjugate plane (13) arranged multiple hole scanning diaphragm (1, 21, 41), their surface normal forms an acute angle with the optical axis and through a beam path emanating from the object (11) beam splitter (19) arranged behind it.

9. Apparatus according to claim 8, characterized by an im Area of a plane (13) conjugated to the sharply focused plane (12) of the microscope objective (2) Multiple-hole scanning diaphragm (1, 21, 42) arranged to oscillate perpendicular to the optical axis.

10. The device according to claim 8, characterized by one in the region of a plane (12) in focus Microscope objective (2) conjugate plane (13) arranged rotating essentially perpendicular to the optical axis Multi-hole scanning diaphragm (1, 21, 42).

11. The device according to one or more of claims 1 to 10, characterized by one in the course of one

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Illumination device (103, 116, 117, 118) outgoing radiation arranged polarizer (162), one of a '' polarization-dependent beam splitter (39) which completely transmits the radiation coming from the polarizer (162) and a multi-hole scanning aperture (41) consisting element (142), the surface normal with the optical axis of the Illumination device encloses an acute angle, one of the aperture openings of the multi-hole scanning diaphragm (41) Via a deflection mirror (143) through a λ / 4-plate (163) and an objective (102) which images an object (111) and images this image again on the element (142) Lens (158), which at the same time on the polarization-dependent beam splitter (39) because of its when two times through the λ / 4-plate (163) by 90% rotated plane of polarization completely reflected light Via a second deflecting mirror (154) and lenses (160) in the case of scanning one lying in the depth of field Object surface sharply focused on an evaluation plane (161) with maximum intensity, while when scanning a The object surface lying outside the depth of field, due to the blurring of the on the multi-hole scanning diaphragm ßf-1) resulting figure, light losses occur, which greatly reduce the intensity of the image generated in the evaluation plane.

12. The device according to claim 11, characterized by a from the observation plane (161) arranged polarizer (164).

13. The device according to one or more of claims 1 to 12, characterized by one in the area of being sharp set plane (12) of the microscope objective (102) conjugate plane (13) substantially perpendicular to the optical axis oscillating or rotating arranged element (142), which acts as a beam splitter from a partially reflective layer (39) and one with it

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bound multi-hole scanning aperture (41).

14. The device according to one or more of claims 1 to 13, characterized in that the openings of the multi-hole scanning aperture (41) are arranged like a cross grid, such that their movement in the lighting and in the The imaging beam path increases the resolution of the microscope objective is effected.

15. The device according to one or more of claims 1 to 13, characterized by a statistical distribution of the Openings (5, 6, 25, 26) of the multi-hole scanning diaphragm (Ir 21, 41).

16. Device according to one or more of claims 1 to

15, characterized in that the object-side surface the multi-hole scanning aperture (1, 21, 41) is designed to be reflective and / or radiation-absorbing is.

17. Device according to one or more of claims 1 to

16, characterized in that the object-side surface of the multi-hole scanning aperture (1, 21, 42) consists of a Chromium layer with a blackened, directed and weakly reflective surface consists.

18. Device according to claims 1 to 17, characterized in that that the element (142) effecting the scanning and imaging consists of a transparent carrier layer 40, a layer (39) acting from polarization-dependent beam splitters and a multi-hole scanning diaphragm (41) which consists of a chrome layer having a black reflective surface.

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