專利名稱：掃描顯微鏡的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種掃描顯微鏡，其包括用于容置樣品的臺子；用于在至少兩個軸向位置間平移臺子的掃描機構(gòu)，其中，臺子相對于理想橫向位置的橫向位置可以改變，其中，臺子相對于理想取向的取向可以改變，且其中，臺子的至少兩個軸向位置中的每個與樣品中要探查的對應預定區(qū)域相關(guān)聯(lián)；用于探查樣品中該區(qū)域的探查系統(tǒng)，該探查系統(tǒng)包括光學元件和具有讀出區(qū)域的光傳感器，讀出區(qū)域在與理想取向交叉的方向上延伸。
背景技術(shù)：
數(shù)字顯微鏡生成樣品的數(shù)字圖像。這常常是通過反復上下掃描并將不同區(qū)帶縫合起來和/或通過重疊以不同波長測量的圖像實現(xiàn)的。要獲得精確而無偽影的圖像，重要的是精確地排列各種圖像片段。在線掃描系統(tǒng)中，其中沿著一個方向以恒定速度掃描樣品，同時線傳感器沿垂直方向測量信息，可以定義兩個軸掃描方向和橫向方向。兩個主要誤差來源第一是掃描速度的變化，第二是樣品行進的非直線性。掃描速度的變化導致掃描方向上的誤差?？梢酝ㄟ^測量臺子在掃描方向上的位置并在明確的等間距位置處觸發(fā)線照相機的采集來校正這種誤差。樣品行進的非直線性導致線傳感器方向上的誤差。根據(jù)臺子的類型，非直線性介于納米和很多微米之間。非直線性的程度主要取決于使用的軸承。對于大部分顯微鏡應用而言，絕對的直線性比可再現(xiàn)性重要性較低。要實現(xiàn)無偽影的縫合/重疊， 重要的是相繼掃描之間的移位小于圖像中像素間距(像素間隔)的一半。本發(fā)明的一個目的是提供一種設備和一種方法，其能夠用于補償由于臺子行進的非直線性變化導致的線傳感器方向上的誤差。此外，本發(fā)明的目的是提供一種對臺子的行進精確度具有放松要求的設備。原則上，可以在后期圖像處理步驟中校正這些誤差中的很多。但是，對于需要高數(shù)據(jù)率并產(chǎn)生大文件的應用而言，后期處理裝置對計算量和時間的需求非常強。于是，優(yōu)選直接在線解決這些問題。在光刻系統(tǒng)和光存儲系統(tǒng)中出現(xiàn)了類似問題。在USRE38113E中，描述了一種系統(tǒng)，其以干涉計量方式測量掃描基板垂直于掃描運動的偏差。將這個信號用于利用致動器在垂直于掃描運動方向的軸上移動樣品。在US 7079256B2中公開了另一種測量偏差的手段，其描述了一種作為非接觸高度檢查儀工作的系統(tǒng)。在WO 2005/106857A1和 W02007/0M884A2中公開了一種光存儲設備，其中可以由讀出設備詢問信息載體上的標記， 以便正確地在二維中定位樣品。在這些常規(guī)系統(tǒng)中，校正或定位是通過移動臺子進行的。這樣的常規(guī)掃描顯微鏡結(jié)構(gòu)復雜、速度中等和成本效率低。本發(fā)明的目的是提供一種更簡單的掃描顯微鏡，與常規(guī)掃描顯微鏡相比，其速度更高，成本效率更高。這一目的是通過提供根據(jù)獨立權(quán)利要求所述的掃描顯微鏡來實現(xiàn)的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的掃描顯微鏡包括用于測量臺子的橫向位置和/或臺子的取向的位置傳感器，以及用于根據(jù)實測橫向位置和/或?qū)崪y取向調(diào)節(jié)探查系統(tǒng)的控制器。與現(xiàn)有技術(shù)相反，誤差的避免和/或補償不是通過物理地移動樣品(相應地，臺子)來進行的。本發(fā)明構(gòu)思實現(xiàn)了更快、更簡單且更便宜的系統(tǒng)。該掃描顯微鏡還可以包括用于在垂直方向上平移臺子的聚焦機構(gòu)，所述垂直方向與所述理想取向交叉，且還與所述讀出區(qū)域延伸的方向交叉。對于臺子的每個軸向位置，能夠通過臺子的初始橫向位置和初始取向預定義樣品中要探查的區(qū)域。所述控制器可以能夠根據(jù)實測橫向位置和/或?qū)崪y取向調(diào)節(jié)探查系統(tǒng)，使得光傳感器的讀出區(qū)域?qū)跇悠分幸讲榈膮^(qū)域。優(yōu)選地，所述控制器能夠調(diào)節(jié)所述光傳感器的讀出區(qū)域，和/或，所述控制器能夠調(diào)節(jié)已經(jīng)由所述光傳感器收集的，尤其是已經(jīng)發(fā)送到所述控制器的數(shù)據(jù)選擇。如果是如下情況下可能是有利的所述控制器能夠在與所述理想取向交叉的方向上平移所述光傳感器的讀出區(qū)域，和/或，所述控制器能夠針對已經(jīng)由所述光傳感器收集， 尤其是發(fā)送到所述控制器的數(shù)據(jù)選擇平移選擇區(qū)域。如果是如下情況下也可能是有利的所述控制器能夠旋轉(zhuǎn)所述光傳感器的讀出區(qū)域，和/或，所述控制器能夠針對已經(jīng)由光傳感器收集，尤其是發(fā)送到控制器的數(shù)據(jù)選擇來旋轉(zhuǎn)選擇區(qū)域。所述控制器可以能夠繞通過所述光傳感器的所述讀出區(qū)域的中心的垂直軸旋轉(zhuǎn)所述讀出區(qū)域。也可能提供能夠在與所述理想取向交叉的方向上移動所述光傳感器的控制器。所述控制器可以能夠繞垂直軸樞轉(zhuǎn)所述光傳感器。優(yōu)選地，所述垂直軸通過所述讀出區(qū)域的中心。所述控制器可以能夠移動光學元件。所述光學元件可以是透鏡和/或透鏡陣列和/或可樞轉(zhuǎn)的鏡子。所述光傳感器可以是光傳感器02，23)的陣列。所述位置傳感器可以包括臺子上的第一圖案和顯微鏡固定部分上的第二圖案，其中，所述第一圖案和所述第二圖案導致莫爾圖案。




圖1示出了關(guān)于本發(fā)明基本部件布置的第一示意頂視圖。 圖2示意性地示出了光學線顯微鏡的簡化側(cè)視圖。
圖3示出了在臺子行進期間的不同時間拍攝的樣品圖像位移的示意頂視圖。 圖4針對掃描過程之內(nèi)不同時刻示意性示出了線傳感器上樣品的線的圖像。 圖5示意性示出了基于陣列的掃描顯微鏡的傳感器陣列。 圖6示出了關(guān)于本發(fā)明基本部件布置的第二詳細示意概要。 圖7示意性示出了第一實施例。 圖8示意性示出了第二實施例。 圖9示意性示出了第三實施例。 圖10示意性示出了關(guān)于所涉及位置的布置的概要。 圖11示意性示出了第四實施例。 圖12示意性示出了第五實施例。
圖13示意性示出了第六實施例。圖14示意性示出了第七實施例。圖1 到15c示意性示出了針對臺子的三個不同位置分段光敏二極管上反射的激光光點的印跡。圖16a和16b示意性示出了第八實施例。圖17示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的方法的示意流程圖，該方法用于補償臺子沿掃描方向行進期間臺子的橫向移位和/或旋轉(zhuǎn)。
具體實施例方式圖1示出了關(guān)于本發(fā)明基本部件布置的第一示意頂視圖。使用臺子18在期望掃描方向72中上下移動樣品20。實際上，在實際掃描方向12上移動樣品20。沿著垂直于期望掃描方向72的線22收集數(shù)據(jù)。這樣獲得了對數(shù)據(jù)M的度量，所述數(shù)據(jù)優(yōu)選為矩形區(qū)域 M，其中最長尺度平行于期望掃描方向72。并非意在限制，在下文中假設傳感器方向14垂直于期望掃描方向72，反之亦然。在實際掃描方向12和期望掃描方向72之間有一小角度 74時，圖像將會在運動之間移位(參見圖幻。如果有至少兩個以交錯方式布置的傳感器22、 23，這可能導致樣品20 —部分的雙成像。因此，測量設備沈測量在傳感器方向14上相對于固定世界觀的任何運動，其中，傳感器方向14與期望掃描方向72交叉，優(yōu)選垂直。使用控制器30校正臺子18行進的非直線性并確保確實檢測到優(yōu)選區(qū)域24。如果角度74從零偏離開，樣品的前進方向77不會保持平行于期望掃描方向72。此外，可能發(fā)生左右搖擺，這是樣品20的前進方向與其行進方向12之間的旋轉(zhuǎn)角75。線79表示平行于實際行進方向。 如果搖擺角75為零，樣品20的旋轉(zhuǎn)，即其前進方向，等于角度74。這種偏離可能導致所檢測圖像之內(nèi)的奇怪變化。有兩種偏差應當同時檢測并可能避免和/或補償和/或校正第一是移動到錯誤方向12中而到達的傳感器方向14上的平移，第二是樣品20前進到錯誤方向12中。由于具有超過一個傳感器22、23的掃描機的特定屬性，尤其重要的是具有實際掃描方向12和傳感器方向14的角度74之間的絕對度量。偏離最佳角度90°的任何變化74 都導致誤差。在下文中，描述了若干位置檢測實施例，并描述了如何可以通過選擇來自傳感器22、23的校正像素和/或區(qū)域M將檢測到的位置信息用于實時校正圖像。圖2示意性地示出了光學線顯微鏡10的簡化側(cè)視圖。圖3示意性示出了在臺子18行進期間的不同時間拍攝的樣品20圖像位移的頂視圖。應當沿著實際掃描方向掃描樣品20，實際掃描方向與χ軸2的方向一致。不過，臺子 18不會完全沿直線行進。因此，在第一時間，樣品20在第一位置34，在第二時間，在第二位置36。相對于樣品20的第一位置34，樣品20的第二位置36不僅在實際掃描方向12上移位，而且垂直于期望掃描方向72移位。圖4針對兩個不同位置34、36示意性示出了線傳感器22上樣品20的線的圖像。 在圖平面中掃描樣品20。由此，利用透鏡32、40向線傳感器22上對樣品20成像。繪示了在不同時刻的線傳感器22上的圖像。在圖4的上部，當樣品20在第一位置34時，傳感器 22上的圖像位于由帶陰影線的像素38所示的位置。在圖4的下部，當樣品20在第二位置 36時，傳感器22上的圖像36位于由帶陰影線的像素38所示的位置。為了生成樣品20的完整圖像，使用線22中的帶陰影線的像素38。當樣品20到達位置36時，傳感器22上的圖像發(fā)生移位，如圖4的下部所示(在圖示范例中向左移位兩個像素)。然后，需要像素38 的不同子集來生成樣品20的完整圖像。可以在收集數(shù)據(jù)之后由軟件進行這種對正確像素 38的選擇。不過，對于高的數(shù)據(jù)吞吐率而言，優(yōu)選在專用硬件平臺上進行選擇。為了進行選擇，可以采用現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)?？梢詫⑦x擇功能與選定數(shù)據(jù)到存儲設備的路由相組合，其中，路由基于檢測到的位置偏移。這種方法允許以像素精度分別選擇感興趣范圍 (ROI)。不能夠排除像素間距一半的殘余誤差。在大部分成像系統(tǒng)中，預計在最后的所得圖像中不容易檢測到這種殘余誤差。圖5示意性示出了傳感器22的陣列66以及基于陣列的數(shù)字式掃描顯微鏡10的透鏡32或小透鏡32。這可以是US 7184610 B2披露的顯微鏡。區(qū)帶M、25示出了在最終圖像中彼此相鄰，但是在不同時間和位置測量的圖像中的兩個部分。對于基于陣列的系統(tǒng)， 由于圖像的形成常常是以交錯方式進行的，所以要求更為嚴格。這意味著，在最終圖像中結(jié)束于相鄰位置的一些數(shù)據(jù)是在完整樣品20在大范圍內(nèi)平移的同時相差非常懸殊的時刻測量的。這對樣品20行進的直線性提出了非常嚴格的要求，這是因為不應當在實際掃描方向 12上將樣品20平移超過與第一測量位置和最后測量位置之間完整距離上半個像素間距的最大橫向移位對應的距離。對于采用大陣列66的高分辨率應用，這些要求可能變得非常嚴格。對于使用IOmm的陣列66，像素尺寸為250nm的系統(tǒng)，這樣要求臺子18的行進直線性好于在IOmm上125nm的行進。制造能夠?qū)崿F(xiàn)這些要求的系統(tǒng)是昂貴的。因此，需要一種能夠避免、補償和/或校正偏差的系統(tǒng)。在收集數(shù)據(jù)的區(qū)域M的位置附近的單一位置處測量臺子18的位置對于基于陣列的顯微鏡而言是不夠的，因為對于基于陣列的系統(tǒng)而言，兩種誤差發(fā)揮作用，第一是離開理想線72的平移，第二是樣品20的旋轉(zhuǎn)74。兩個自由度都應該得到補償和/或校正。圖6示出了關(guān)于本發(fā)明基本部件布置的第二示意概要。使用臺子18在實際掃描方向12中上下移動樣品20。在實際掃描方向12上移動樣品20時，沿著在二維傳感器陣 66中布置成陣列的傳感器22、23收集數(shù)據(jù)，如US7184610B2中所述。傳感器陣列66可以具有各種布置。典型的傳感器陣列66具有垂直于期望掃描方向72的線陣列。這樣獲得了對數(shù)據(jù)的測量，所述數(shù)據(jù)優(yōu)選為矩形區(qū)域M，最長尺度平行于期望掃描方向72。兩個測量設備沈在兩個不同位置測量樣品20相對于固定世界觀的偏差。利用這兩種測量結(jié)果可以檢測兩種不同的變化第一，在垂直于期望掃描方向72的傳感器方向14上的平移，第二， 繞臺子18的垂直軸的旋轉(zhuǎn)74。可以通過一些裝置30校正這些誤差，以確保確實檢測到優(yōu)選的區(qū)域?qū)?。可以想到用于檢測位置的各種裝置沈。主要的難題涉及如下事實與在傳感器方向14上測量的變化(< IOOnm)相比，在實際掃描方向12上的行進可能非常大(幾個 cm)。優(yōu)選位置沈的測量沿著平行于檢測區(qū)域M的線。最優(yōu)選的布置如下使用于檢測橫向位置的第一感測裝置80與傳感器陣列66的第一排22對齊，用于檢測的第二感測裝置88 與傳感器陣列66的最后一排23對齊。圖7和圖8示意性示出了分別用于校正圖像傳感器22上的圖像位置M的第一實施例和第二實施例。在典型的掃描顯微鏡10中，成像系統(tǒng)有至少兩個透鏡32、40。優(yōu)選地， 第一透鏡32和第二透鏡40遠遠地相對于中心彼此面對。在這種情況下，可以通過在平行于樣品20的橫向移位的傳感器方向14的方向42、44上移動透鏡32、40之一或兩者來進行校正，以補償樣品20的橫向運動。由此，將透鏡32、40的主軸46、48保持在相互平行的取向上。實線示出了樣品20上的點50的初始狀況。長虛線是樣品20發(fā)生移位的射線跡線。 這導致傳感器22上圖像的移位。由此，樣品20上的點50在空間中移動帶有橫向移位，現(xiàn)在被——相對于空間——指定為點56。圖像傳感器20上的對應點52移動到位置M。短虛線是在移動透鏡32、40之一以補償樣品20的移位的狀況下所得的射線軌跡。由此，圖像傳感器20上的點52保持在其初始位置52。圖9示意性示出了用于校正圖像傳感器20上的圖像位置M的第三實施例。在這一實施例中，折疊鏡58置于透鏡32和透鏡40之間。一開始，實線射線軌跡示出了從樣品 20到傳感器22的路徑。當在傳感器方向14上移動樣品20時，補償了偏差(參見短虛線)。圖10示意性示出了關(guān)于所涉及位置的布置的概要。傳感器陣列66的固定參照系包含具有若干基本線性檢測區(qū)域68、70的檢測區(qū)。期望掃描方向72垂直于檢測區(qū)68、70。 理想地，平行于期望掃描方向72掃描樣品20。實際上，在運動方向12和期望掃描方向72 之間可以有小的角度74。這個角度74將導致樣品20的移位，其中，發(fā)生平行于檢測區(qū)68、 70的移位。重要的是，在陣列66的第一部分68和陣列68的末尾70都測量與理想位置的漂移，從而即使在掃描方向12和/或搖擺角度75的角度74變化時也可以對此進行補償。 因此，采用臺子18上的參照76，其優(yōu)選平行于臺子18的實際行進方向12。不過，小的殘余角度78仍然可能存在。第一感測裝置80與第一傳感器陣列68成一直線，確定臺子18上的參照和固定世界觀上的對應位置之間的距離84(橫向位置)。第二感測裝置82與第二傳感器陣列70成一直線，確定臺子18上的參照和固定世界28上的對應位置之間的距離86。 需要對距離88和90進行校準以確定樣品20在傳感器陣列66的參照系中的實際偏斜。可以通過如下方式進行校準通過測量裝置80和82測量樣品20，樣品20包含與掃描方向12 成一定角度的直線，并對這些線進行成像并同時檢測參考位置76的位置?？梢允褂眠@個數(shù)據(jù)校準距離88和90并確定臺子18的實際掃描方向12和垂直于檢測線68、70的理想?yún)⒖季€72之間的標稱角度，以及臺子18上的參考線76或參考位置76的偏移角78?？梢栽谙乱淮螔呙柚写鎯褪褂眠@種信息以提供無偽影的圖像所需的校正因數(shù)。圖11示意性示出了成像傳感器系統(tǒng)94、96檢測臺子18的位置的第四實施例的布置。成像傳感器系統(tǒng)94、96應當剛性附連于用于確定臺子18的位置和漂移的檢測系統(tǒng)80、 82。成像傳感器系統(tǒng)94、96可以是獨立的傳感器94、96或也用于采集數(shù)據(jù)的傳感器陣列66 的一部分。臺子18移動樣品20，同時成像系統(tǒng)94、96收集數(shù)據(jù)。在臺子18上設置參考線 92，可以由與同一傳感器陣列66成一直線或甚至使用同一傳感器陣列66的兩個檢測裝置 94、96對其成像。具體而言，如果使用同一傳感器陣列66，直截了當?shù)淖龇ㄊ谴_定理想線72 和確定位置88和90的地方之間的距離(參見圖10)。因此，不需要對系統(tǒng)進行進一步校準。如果檢測傳感器陣列66不需要更大的管芯，這會使其成為優(yōu)選實施例。為了提高確定樣品漂移的精確度，可以使用臺子18上線92之間的莫爾效應以及成像路徑中的一些光柵來提高空間分辨率。圖12示意性示出了用于對臺子18的位置進行基于莫爾效應的檢測的第五實施例的布置。測量臺子18的位置的適當裝置是使用精密的線性光學編碼器。光學編碼器是容易獲得的高精度標尺，通過測量重疊兩個周期稍有不同的光柵獲得的莫爾圖案來工作?？梢垣@得幾個納米的精確度。該圖示出了使用光學編碼器確定臺子行進相對于理想路徑72的偏移和角度的可能布置。樣品20固定在臺子18上。光學編碼器的一個光柵64固定在臺子18上，另一個光柵62相對于世界參照系觀固定。重要的參照系由傳感器界定。假定相對于世界參照系觀固定傳感器。光學編碼器能夠讀出測量該線的位置附近的位置的相對移位。因為光學編碼器的對準未必完全沿著樣品20的期望掃描方向72，所以必須要進行校準以推斷光學編碼器相對于傳感器參照系的對準。因為傳感器是相對于世界參照系觀固定的，所以預計一次性的出廠校準應該是足夠的。在臺子18沿垂直方向行進的同時，光學編碼器讀取沿著該圖的水平方向的平移。這意味著光學編碼器的工作區(qū)(由光柵64的高度確定)必須要與樣品20要平移的最大距離一樣大。圖13示意性示出了用于對臺子18的位置進行基于莫爾效應的檢測的第六實施例的布置。該布置包括至少兩個光學編碼器，以確定臺子行進相對于理想路徑72的偏移和角度74。樣品20固定在臺子18上。每個光學編碼器的一個光柵64、65固定在臺子18上， 另一個光柵62、63分別相對于世界參照系觀固定，假設傳感器相對于世界參照系觀固定。 重要的參照系為傳感器。兩個光學編碼器一起讀出臺子上參考點的相對移位。這可以是臺子18頂部的點和/或臺子18底部上的點。因為光學編碼器的對準未必完全沿著樣品20 的期望掃描方向72，并且因為光學編碼器未必彼此完美對準，所以必須要進行校準以推斷光學編碼器相對于傳感器參照系觀的對準。因為傳感器是相對于世界參照系固定的，所以預計一次性的出廠校準應該是足夠的。在臺子18沿垂直方向行進的同時，光學編碼器讀取沿著該圖的水平方向的平移。這意味著光學編碼器的工作區(qū)(由光柵64、65的高度確定) 必須要與樣品20要平移的最大距離一樣大。一旦經(jīng)過校準，就可以使用光學編碼器確定樣品20相對于理想行進路徑72 (相對于傳感器界定)的角度74和偏移。圖14示意性示出了用于檢測臺子20的位置的第七實施例的布置。其中，由兩個成像系統(tǒng)100檢測臺子20的橫向位置84、86，每個成像系統(tǒng)都具有像散透鏡112。圖15a到15c示意性示出了針對臺子18的三個不同位置分段光敏二極管110上來自激光102的反射光114的印跡。樣品20放在臺子18上并在實際掃描方向12上移動。 通過在臺子18上放置平行于實際掃描方向12的反射表面98來測量與固定世界觀的距離。為了確定距離，采用激光102，其中，在激光束114通過四分之一波片106之前，被極化分束器104反射。經(jīng)由透鏡108朝向反射表面98聚焦來自激光的光。反射光114被同一透鏡108收集并再次通過四分之一波片106，使其通過極化分束器104透射并聚焦到分裂 (split) 二極管110(檢測器)上。由此，射束通過像散部件112。像散部件的強度使得，在樣品20和固定世界觀之間的距離處在中等位置時，光114均等地落在檢測器110的所有四個象限A、B、C和D上(參見圖15b)。在距離增大時，斑點的形狀將變得不對稱，并主要落在象限A和D上(參見圖15a)。在距離減小時，斑點的形狀將變得不對稱，并主要落在象限B和C上(參見圖15c)。通過確定((A+D)-(B+C))/((A+D) + (B+C))，可能得到隨著距最佳位置的距離而縮放的信號。這個信號不取決于落在檢測器110上的絕對功率。響應將僅在有限范圍的距離上是線性的，于是應當進行校準以獲得絕對位置度量。通過對像散透鏡112或檢測器110的位置進行移位，在透鏡108的焦點不直接聚焦到反射表面98上時， 可能具有中性(零)信號。這具有以下優(yōu)點確定了在更大表面上的平均位置，獲得的信號對反射表面98上的可能污點依賴性較低。圖16a和16b示意性示出了用于調(diào)節(jié)感興趣區(qū)域M、25的第八實施例。在(相對于理想行進路徑72的旋轉(zhuǎn)74和偏移方面)樣品20的精確取向已知時，可以調(diào)節(jié)由各個傳感器元件22、23采集的數(shù)據(jù)，以便形成樣品20的一個連續(xù)圖像而沒有因樣品20的非理想行進造成的偽影。該圖針對兩種誤差源示出了由各個傳感器元件22、23成像的樣品20上線的偏移變化以及由各個傳感器22、23成像的樣品20上的線相對于理想行進路徑72的旋轉(zhuǎn)74。該圖頂部示出了由兩個相鄰傳感器元件22、23成像的樣品20的區(qū)，其中，樣品20的行進方向12沿著水平方向。由傳感器元件22、23中的每個成像的區(qū)域M、25被示為正方形。一旦在分別垂直于傳感器元件22、23的實際掃描方向12的傳感器方向14上的各個位置yl、y2是已知的，兩個傳感器22、23之間的重疊1 就是已知的。然后，可以調(diào)節(jié)傳感器元件22、23的感興趣區(qū)域?qū)Α?5，從而丟棄重疊27。因此，獲得了連續(xù)的圖像。由于樣品20 的旋轉(zhuǎn)74和/或由于相對于理想行進路徑72的變化偏移，傳感器元件22、23的各自橫向位置yl和12可以隨著時間連續(xù)改變。因此，必須要在掃描期間連續(xù)確定必須要丟棄的數(shù)據(jù)區(qū)27。該圖的底部示出了樣品20相對于理想行進路徑72的旋轉(zhuǎn)74導致的誤差，其中， 理想行進路徑72通常垂直于傳感器元件22、23的排。旋轉(zhuǎn)74導致由各個傳感器22、23成像的樣品20的線相對于期望掃描方向72的旋轉(zhuǎn)74。在掃描期間必須要連續(xù)確定樣品的旋轉(zhuǎn)74。旋轉(zhuǎn)74的結(jié)果是在垂直于期望掃描方向72的傳感器方向14上，所得圖像的分辨率不可避免地損失。對于校正偏移和角度74，在由不同傳感器元件22、23成像的樣品20的區(qū)M、25中都必須有重疊27。由傳感器元件22，23成像的樣品20的區(qū)M，25之間的重疊 27會有所變化。必須要丟棄重疊27的數(shù)據(jù)。在圖示的范例中，僅保留傳感器元件22其余部分128的數(shù)據(jù)以進行存儲或進一步處理。應當通過該誤差校正方法要工作的角度74和 /或偏移中的最大誤差確定重疊27的尺寸。圖17示意性示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的方法，該方法用于補償臺子18沿掃描方向 12行進期間臺子18的橫向移位和/或旋轉(zhuǎn)74。在第一步中，檢測臺子18的位置和/或取向74。在第二步驟中，根據(jù)檢測到的臺子18的位置84、86和/或根據(jù)檢測到的臺子18的取向74調(diào)節(jié)用于對樣品20成像的成像系統(tǒng)。優(yōu)選地，在于掃描方向12上平移臺子18期
間交替重復第一步驟和第二步驟。具有樣品臺子18的掃描數(shù)字顯微鏡10能夠在一個方向12 (掃描方向)上移動樣品20。一些裝置測量與期望掃描方向72的任何偏差，裝置30通過如下方式用于使用偏差測量的結(jié)果來校正圖像-選擇傳感器22上的感興趣區(qū)域M、25、27的不同部分對、25以選擇圖像的正確部分對、25，從而補償臺子位置的測量偏差；-對第一光學部件和/或第二光學部件，例如第一透鏡32和/或第二透鏡40透鏡和/或鏡子60進行移位42、44和/或旋轉(zhuǎn)；或-對傳感器22進行移位和/或旋轉(zhuǎn)以抵消臺子18的任何橫向移位和旋轉(zhuǎn)74，分別使得圖像對、25相對于傳感器22上的像素38沒有相對移位和旋轉(zhuǎn)74?？梢詫⑦@種系統(tǒng)用于任何掃描數(shù)字顯微鏡10中，例如，用于針對微生物學的數(shù)字病理學或(熒光)細胞成像中。
權(quán)利要求
1.一種掃描顯微鏡(10)，包括-用于容置樣品00)的臺子(18)；-用于在至少兩個軸向位置(34，36)之間平移所述臺子(18)的掃描機構(gòu)，其中，所述臺子(18)相對于理想橫向位置(88，90)的橫向位置(84，86)可以變化，其中，所述臺子(18) 相對于理想取向(7 的取向(74)可以改變，且其中，所述臺子(18)的所述至少兩個軸向位置(34，36)中的每個與所述樣品00)中要探查的對應預定義區(qū)域(M，2 相關(guān)聯(lián)；-用于探查所述樣品OO)中的所述區(qū)域04，25)的探查系統(tǒng)，所述探查系統(tǒng)包括光學元件(32，40，58)和具有讀出區(qū)域(128)的光傳感器02，23)，所述讀出區(qū)域(128)在與所述理想取向(72)交叉的方向(14)上延伸；-用于測量所述臺子(18)的所述橫向位置(84，86)和/或所述臺子(18)的所述取向 (74)的位置傳感器(26，80，82，94，96，98，100)；以及-用于根據(jù)實測橫向位置(84，86)和/或?qū)崪y取向(74)調(diào)節(jié)所述探查系統(tǒng)的控制器 (30)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描顯微鏡(10)，還包括用于在垂直方向上平移所述臺子 (18)的聚焦機構(gòu)，所述垂直方向與所述理想取向(7 交叉，且還與所述讀出區(qū)域(128)延伸的延伸方向(14)交叉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的掃描顯微鏡(10)，其中，對于所述臺子(18)的每個軸向位置(34，36)，通過所述臺子(18)的初始橫向位置和初始取向預定義所述樣品00)要探查的所述區(qū)域04)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中的任一項所述的掃描顯微鏡(10)，其中，所述控制器(30)能夠根據(jù)實測橫向位置(84，86)和/或?qū)崪y取向(74)調(diào)節(jié)所述探查系統(tǒng)，使得所述光傳感器 (22,23)的所述讀出區(qū)域?qū)谒鰳悠?0)中要探查的所述區(qū)域04，25)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中的任一項所述的掃描顯微鏡(10)，其中，所述控制器(30)能夠調(diào)節(jié)所述光傳感器(2 的所述讀出區(qū)域(1 )，和/或其中，所述控制器(30)能夠調(diào)節(jié)已經(jīng)由所述光傳感器0 收集的，尤其是發(fā)送到所述控制器(30)的數(shù)據(jù)選擇。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中的任一項所述的掃描顯微鏡(10)，其中，所述控制器(30) 能夠在與所述理想取向(7 交叉的方向(14)上平移所述光傳感器02，23)的讀出區(qū)域 (128)；和/或其中，所述控制器(30)能夠針對已經(jīng)由所述光傳感器0 收集，尤其是發(fā)送到所述控制器(30)的數(shù)據(jù)選擇平移選擇區(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6中的任一項所述的掃描顯微鏡(10)，其中，所述控制器(30)能夠旋轉(zhuǎn)所述光傳感器0 的所述讀出區(qū)域(1 )，和/或其中，所述控制器(30)能夠針對已經(jīng)由所述光傳感器(2 收集的，尤其是發(fā)送到所述控制器(30)的數(shù)據(jù)選擇旋轉(zhuǎn)選擇區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的掃描顯微鏡(10)，其中，所述控制器(30)能夠繞通過所述光傳感器0 的所述讀出區(qū)域(1 )的中心的垂直軸旋轉(zhuǎn)所述讀出區(qū)域(1 )。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8中的任一項所述的掃描顯微鏡(10)，其中，所述控制器(30)能夠在與所述理想取向(7 交叉的方向(14)上移動所述光傳感器02)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到9中的任一項所述的掃描顯微鏡(10)，其中，所述控制器(30) 能夠繞垂直軸樞轉(zhuǎn)所述光傳感器02)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的掃描顯微鏡(10)，其中，所述垂直軸通過所述讀出區(qū)域的中心。
12.根據(jù)權(quán)利要求1到11中的任一項所述的掃描顯微鏡(10)，其中，所述控制器(30) 能夠移動所述光學元件(32，40，58)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1到12中的任一項所述的掃描顯微鏡(10)，其中，所述光學元件 (32，40，58)為透鏡(32 ；40)，和/或其中，所述光學元件(32，40，58)是透鏡陣列，和/或其中，所述光學元件(32，40，58)是可樞轉(zhuǎn)的鏡子(32，40)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1到13中的任一項所述的掃描顯微鏡(10)，其中，所述光傳感器 (22)是光傳感器(22,23)的陣列。
15.根據(jù)權(quán)利要求1到14中的任一項所述的掃描顯微鏡(10)，其中，所述位置傳感器 (26)包括所述臺子(18)上的第一圖案(64,6 和所述顯微鏡(10)的固定部分上的第二圖案(62，63)，所述第一圖案(64,6 和所述第二圖案(62，63)導致莫爾圖案。
全文摘要
一種掃描顯微鏡(10)包括用于容置樣品(20)的臺子(18)、掃描機構(gòu)、用于探查樣品(20)的區(qū)域(24)的探查系統(tǒng)、位置傳感器(80，82)和控制器。掃描機構(gòu)被設計成在至少兩個軸向位置之間平移臺子(18)。探查系統(tǒng)包括光學元件和具有讀出區(qū)域的光傳感器，其中，讀出區(qū)域在與臺子(18)的理想取向(72)交叉的方向(14)上延伸。位置傳感器(80，82)用于測量臺子(18)的橫向位置(84，86)和/或臺子(18)的取向(74)?？刂破?30)用于根據(jù)實，15橫向位置(84，86)和/或?qū)崪y取向(74)調(diào)節(jié)探查系統(tǒng)。
文檔編號G02B21/36GK102246081SQ200980150194
公開日2011年11月16日 申請日期2009年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月15日
發(fā)明者B·胡什肯, C·赫齊芒斯, E·范戴克, H·韋伯恩 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司