显微成像系统的制作方法_3

文档序号:9630846阅读:来源:国知局
的出瞳2成像到物镜侧的部件6与像侧的部件7之间的光瞳平面12中并且同时将试样的像从中间像平面成像4到像平面13中。在物镜侧的部件6与像侧的部件7之间的光瞳平面12中布置有光学适配元件14,该光学适配元件例如能够构造为空间光调制器。在当前的图1中所示的情况下,光学适配元件是透光的,其也可以构造为反射镜,例如膜反射镜。光学适配元件14处在与物镜光瞳共轭的平面(光瞳平面12)中,从而光学适配元件的作用与场无关。传输系统5能够以如下方式设计:该传输系统能够作为模块装入光路中,例如与现有的中间像界面耦合。于是,传输系统也能够与所应用的物镜相关地替换。
[0040]第一物镜侧的透镜组件8和第二物镜侧的透镜组件9在将物镜光瞳成像到光瞳平面中时,与物镜1的出瞳2成像到光瞳平面12上的过程相关地对镜筒透镜系统3或物镜1的纵向和横向色像差加以修正。在此,这种修正至少执行至达到预设的偏差标准,而修正优选完全补偿两种偏差。
[0041]而光瞳修正,也就是对镜筒透镜系统和物镜1的纵向和横向像差进行的修正使得:在传输原本已经通过物镜1和镜筒透镜系统3中的元件加以修正的中间像时,也出现纵向和横向的色像差。在光瞳平面12中,这种情形下的像差对于与场无关的操作是不起干扰作用的。因此,修正已不必利用物镜侧的部件6的透镜来执行,这在技术上非常复杂而且需要多个透镜。
[0042]因此,对纵向和横向色像差与试样从中间像平面到像平面的成像相关的修正通过像侧的透镜组件9和10来进行。同样在这里,偏差优选完全得到补偿,但至少修正达到预设的偏差标准。按照这种方式,特别是能够对现有的镜筒透镜系统3中由于与色彩相关的光瞳位置产生的横向色偏差加以修正。
[0043]在图1中所示的实施方案中,物镜侧的透镜组件8和9以及像侧的透镜组件10和11分别构造为粘接透镜片,按照这种方式,能够产生具有几乎任意阿贝数的有效媒介。光学适配元件14在这里以起透射作用的元件示出。但光学适配元件大多以反射的方式工作,因为按照这种方式具有更多对光线走向产生影响的可能性。这种具有起反射作用的光学适配元件14的构造在图2中示出。射到构造为膜反光镜的光学元件14上的入射角在这里为7°。物镜侧的透镜组件8和9以及像侧的透镜组件10和11的透镜相比于各自两个粘接透镜片提供更多的自由度。按照这种方式,也能够对在场角很大的情况下引起的像差加以修正。
[0044]在图3中示出显微成像系统的如下实施方案,其中,传输系统5沿着光路能够移动地布置。按照这种方式,能够将传输系统5的位置与物镜光瞳位置的位置变化相匹配。在此,像平面13的位置保持恒定。在以大约1: 1的比例成像时,当物镜光瞳的位置通过移动物镜1(如通过箭头所示那样)而被改变时,传输系统5的像侧的部件7和物镜侧的部件6朝相同的方向移动相同的量。凭借相应的变速装置或者以电子的方式,能够使速比针对物镜1的运动与传输系统5的运动的比例关系得到调整,其中,物镜运动与传输系统运动的速比是与光瞳成像比例相关的。在以1: 1的比例成像时,两个部件同样程度地运动。如在图3中所示的示例中,例如物镜朝向试样运动5_,为了与物镜光瞳的新位置相匹配,传输系统5的物镜侧的部件6和像侧的部件7朝向像平面13的方向分别移动6.2mm,像平面的位置保持不变。光学适配元件14的位置也不变。在这里,成像以1: 1的比例进行。因为光瞳成像和物镜成像的纵向和横向像差当物镜光瞳的位置移动时轻微改变,在这里可以具有优点的是:物镜侧的和像侧的透镜组件8、9、10和11的透镜中的一些或多个能够独立于其他透镜地或者以针对其运动而确定的比例移动。
[0045]在另一构造方案中,传输系统5以及光学适配元件14以沿轴向绕这些元件的光轴旋转对称的方式构造,其中,引导至光学适配元件的还有从光学适配元件14引出的光路经过传输系统5的相同的透镜延伸。换言之,相同的透镜组件一方面在通向光学适配元件14的去程上以及另一方面在从光学适配元件14的返程上被光穿过。在此,光路本身并非同中心而且不相叠。按照这种方式,能够进一步减小适配元件上的入射角,因为在光学适配元件14上反射的光线不必引导经过机械的边框,而是引回到相同的光学器件中。
[0046]但是,镜筒透镜系统3的光轴关于传输系统5的光轴非同中心的位置根据在本文中以图1介绍的图解实现不了色彩修正。当光轴再次与镜筒透镜系统3的光轴或像平面13的光轴重合时,这种色彩修正必须在传输系统5的前方或后方进行。针对这种系统的示例在图4a中示出。从左边出自中间像4的光借助在图页平面中传输系统5的上部的区域转向到构造为膜反光镜的光学适配元件14上,并且从该光学适配元件经传输系统5的下部区域向回成像到像平面13上。在光学适配元件14的图4a中以虚线示出的基本状态中,该光学适配元件平坦地构造,从而在光学适配元件14上的入射光的入射角与0稍有偏差。但是,可以给光学适配元件14压印出球形的或抛物线形的曲率,从而这种光学适配元件能够用于移动焦点。这样,在本文中出现与场相关的像散现象。但因为传输系统5和光学适配元件14的对称轴重合,而且因为预设的光学系统的像散现象是与焦距相关的,所以能够以如下方式设计对称的传输系统5:使得在适配元件14上产生的像散现象针对传输系统5 —定的散焦而得到补偿。按照这种方式,可以扩大能借助光学适配元件定址的焦点区域。当图4a中的光学适配元件14在其这里以实线示出的弯曲的位置得到调整时,则其产生具有抛物线的场相关性的像散现象,具体而言相对于传输系统5和适配元件14的光轴旋转对称。这在图4b中以实线示出。在此,膜反光镜的曲率与焦点的位移量成正比。针对一定的焦点位置或散焦,传输系统5能够以如下方式设计,焦距变化产生了在绝对值上相同但符号不同的像散现象。这在图4b中以虚线在左侧示出。在总量上,两种效应抵消,这在图4b的中间通过实线示出。
[0047]这种焦点移位的作用方式还在图5a和图5b中绘出。在图5a中是处于其基本状态的光学适配元件,这基本上对应在膜反光镜平坦的情况下在图4a中示出的构造。在图5b中示出光学适配元件14呈球形轻微弯曲,这导致了所示的焦点移位。
[0048]在成像系统的其他构造方案中,光瞳成像也能够与物镜光瞳的不同尺寸相匹配。为了对光瞳尺寸进行分别匹配,例如个性化的传输系统5适合用于不同的物镜光瞳,其中,这些传输系统优选具有同样的传输长度。另一种可行方案在于,在成像系统中,在光路中在传输系统5的前面布置有第一望远式系统16,在传输系统5的后面布置有第二望远式系统17,正如其在图6中简略示出那样。作为单透镜示出的元件在这里可以特别是也代表透镜组件,正例如这些元件针对传输系统5的物镜侧的透镜组件8和9以及像侧的透镜组件10和11的情况那样。望远式系统16和17可以设计成是能够替换的,例如这种望远式系统能够布置在一个模块中。在图6中例如不出包括三种配置方式的模块,在图6a和图6c中不出具有不同的第一望远式系统16和不同的第二望远式系统17的两种配置方式,在图6b中示出不具有这种望远式系统的配置方式。中间像平面4在这里处在第一望远式系统16中,从而第一望远式系统16布置在中间像平面中。第二望远式系统17布置在像平面13
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