專(zhuān)利名稱：成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于形成樣品物體的圖像的成像裝置和用于形成圖像 的方法。
背景技術(shù)：
在生命科學(xué)和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中存在一種趨勢(shì)，將技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室使用移
到實(shí)際應(yīng)用(in-field use)。實(shí)驗(yàn)室一般使用昂貴的設(shè)備，而實(shí)際應(yīng)用需要 緊湊、自動(dòng)化和便宜的裝置。在所述領(lǐng)域中，很多裝置需要以高分辨率和 大視場(chǎng)對(duì)生物學(xué)樣品成像。例如，DNA的分析需要以比幾微米更好的分辨 率進(jìn)行幾平方毫米的區(qū)域的成像。
目前有兩種方式解決這種成像問(wèn)題。第一種方式釆用衍射限制顯微鏡 物鏡，缺點(diǎn)是太昂貴。第二種方式采用掃描點(diǎn)，如果掃描點(diǎn)是通過(guò)具有小 視場(chǎng)的簡(jiǎn)單物鏡形成的，則需要精確的、昂貴的位移(translation)平臺(tái)。
本發(fā)明的目的是提供一種具有良好成像特性的低成本成像裝置。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，如果一種用于形成樣品物體的圖像的成像裝置包括用于 捕獲物體的傅立葉光譜的光學(xué)裝置以及用于處理傅立葉光譜的處理單元， 其中處理單元適合于從樣品物體的傅立葉光譜的強(qiáng)度以及樣品物體和參考 物體的組合的傅立葉光譜的強(qiáng)度來(lái)確定樣品物體的圖像，則能夠?qū)崿F(xiàn)該目 的。
樣品物體的傅立葉光譜的強(qiáng)度一般不提供足夠的信息來(lái)重構(gòu)樣品物體
的圖像。本發(fā)明基于以下認(rèn)識(shí)以參考物體的形式使用附加物體確實(shí)允許 從樣品物體的傅立葉光譜的強(qiáng)度來(lái)確定其圖像。
樣品物體的傅立葉光譜是通過(guò)光學(xué)裝置來(lái)形成的并由處理單元處理。 處理單元可以是數(shù)字計(jì)算裝置，如PC。從樣品物體的傅立葉光譜來(lái)確定其
圖像需要使用參考物體。參考物體具有通過(guò)例如計(jì)算或測(cè)量獲得的已知的 傅立葉光譜。樣品物體的圖像現(xiàn)在可以從樣品物體的第一傅立葉光譜和樣 品物體與參考物體的組合的第二傅立葉光譜來(lái)確定。形成傅立葉光譜和將 傅立葉光譜處理成圖像的兩步驟處理似乎具有對(duì)形成傅立葉光譜時(shí)由光學(xué) 裝置產(chǎn)生的某些光學(xué)象差減少的靈敏性。因此，樣品物體的圖像具有比從 光學(xué)裝置的質(zhì)量期望的更高的質(zhì)量。光學(xué)裝置可使用低成本光學(xué)部件而不 用犧牲圖像質(zhì)量。
在成像裝置的優(yōu)選實(shí)施例中，處理單元適于從樣品物體的傅立葉光譜 的強(qiáng)度和樣品物體與參考物體的組合的傅立葉光譜的強(qiáng)度來(lái)確定樣品物體 的傅立葉光譜的相位，并且適于從樣品物體的傅立葉光譜的強(qiáng)度和所述相 位來(lái)確定樣品物體的圖像。將第一傅立葉光譜的強(qiáng)度和第二傅立葉光譜的 強(qiáng)度組合起來(lái)可以計(jì)算樣品物體的傅立葉光譜的相位。 一旦知道樣品物體 傅立葉光譜的相位和強(qiáng)度，就可以通過(guò)反向傅立傅立葉變換來(lái)重構(gòu)樣品物 體的圖像。
在成像裝置的特殊實(shí)施例中，處理單元適于使參考物體的傅立葉光譜 的強(qiáng)度符合理論強(qiáng)度分布并使用這種符合來(lái)改進(jìn)樣品物體的圖像的確定。 在本實(shí)施例中，使參考物體的測(cè)量的第三傅立葉光譜的強(qiáng)度符合于參考物 體的計(jì)算傅立葉光譜。在形成傅立葉光譜時(shí)的任何偏差將作為參考物體的 傅立葉光譜的強(qiáng)度分布中的失真出現(xiàn)。這種符合將顯示和量化這種橫向象 差。這些象差可以在第一和第二傅立葉光譜的處理中使用，以便減少象差 的影響，由此進(jìn)一步提高圖像的質(zhì)量。而樣品物體的圖像的重構(gòu)需要由每 個(gè)樣品物體形成兩個(gè)傅立葉光譜，對(duì)于光學(xué)系統(tǒng)而言橫向象差僅須確定一 次。
光學(xué)裝置優(yōu)選包括用于照射至少一個(gè)物體的相干輻射源、用于形成物 體的傅立葉光譜的光學(xué)系統(tǒng)以及用于捕獲傅立葉光譜的輻射檢測(cè)系統(tǒng)。光 學(xué)系統(tǒng)可包括一個(gè)或多個(gè)部件，如透鏡和反射鏡。
在成像裝置的特殊實(shí)施例中，光學(xué)系統(tǒng)包括視場(chǎng)致平器(field flattener)。該視場(chǎng)致平器使其中形成傅立葉光譜的平面變平坦，由此提高通 過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)的傅立葉光譜的捕獲。
光學(xué)裝置的特殊實(shí)施例包括在輻射源和成像裝置之間的第一路徑和不
同的第二路徑，樣品物體可被設(shè)置在沿第一路徑的輻射中，而參考物體可 被設(shè)置在沿第二路徑的輻射中。
可使用定位元件將檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)置在光學(xué)系統(tǒng)的傅立葉平面中。
處理單元可以被設(shè)置成提供用于控制定位元件的對(duì)比信號(hào)，并且該對(duì) 比信號(hào)可以從樣品物體中的高空間頻率的強(qiáng)度獲得。
本發(fā)明的第二方案涉及用于形成樣品物體的圖像的方法，包括以下步 驟:將樣品物體光學(xué)地轉(zhuǎn)換為第一傅立葉光譜，將樣品物體和參考物體的 組合光學(xué)地轉(zhuǎn)換成第二傅立葉光譜，并通過(guò)處理第一傅立葉光譜的強(qiáng)度和 第二傅立葉光譜的強(qiáng)度來(lái)確定樣品物體的圖像。
該方法優(yōu)選包括以下步驟從第一傅立葉光譜的強(qiáng)度和第二傅立葉光 譜的強(qiáng)度確定樣品物體的傅立葉光譜的相位，并從第二傅立葉光譜的強(qiáng)度 和所述相位確定樣品物體的圖像。
該方法的特殊實(shí)施例包括以下步驟將參考物體光學(xué)地轉(zhuǎn)換成第三傅 立葉光譜，使第三傅立葉光譜符合理論強(qiáng)度分布，使用該符合來(lái)改善樣品 物體的圖像的確定。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將從下面參照附圖對(duì)僅通過(guò)例子給出的本發(fā) 明的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)介紹更明顯看出。


圖1示出成像裝置的第一實(shí)施例； 圖2示出成像裝置中的光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)； 圖3A和3B示出樣品物體和參考物體； 圖4示出成像裝置的第二實(shí)施例； 圖5示出成像裝置的第三實(shí)施例；以及 圖6示出成像裝置的第四實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的成像裝置的第一實(shí)施例，其中以透射方式對(duì)物 體進(jìn)行照射。成像裝置可以分為光學(xué)裝置和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3，其中光學(xué)裝置 包括照明系統(tǒng)1和傅立葉變換系統(tǒng)2。
照明系統(tǒng)1包括輻射源4、優(yōu)選為相干源，如^[光器，以例如632nm 或405nm的波長(zhǎng)發(fā)射。平行束5通過(guò)包括透鏡6和7的擴(kuò)束器在直徑上被 擴(kuò)展。在束擴(kuò)展器的輸出端的被擴(kuò)展的平行束8被分束器9分割成分別跟 隨第一路徑和第二路徑的第一束IO和第二束11。折疊鏡12和束組合器13， 例如半透明反射鏡，將光束偏轉(zhuǎn)成用于照射物體平面15的平行束14。折疊 鏡16將第二束11偏轉(zhuǎn)到光闌17和透鏡18。光闌可以設(shè)置在分束器9和束 組合器13之間的任何位置。透鏡18將第二束11轉(zhuǎn)換成聚焦到物體平面15 上的會(huì)聚束19。通過(guò)打開(kāi)和關(guān)閉光闌，操作者可以控制物體平面僅由平行 束14照射或者通過(guò)平行束14和會(huì)聚束19兩者來(lái)照射。物體如樣品物體和 /或參考物體可以設(shè)置在物體平面中。
傅里葉變換系統(tǒng)2包括被照明系統(tǒng)1照射的物體平面15。在成像裝置 的本實(shí)施例中，在物體平面中的物體至少是部分透明的。光學(xué)系統(tǒng)20形成 物體平面15中的物體的傅立葉光譜。光學(xué)系統(tǒng)可以是傅立葉透鏡20，如圖 l所示。物體的傅立葉光譜的強(qiáng)度可以通過(guò)輻射檢測(cè)系統(tǒng)21來(lái)捕獲。輻射 檢測(cè)系統(tǒng)可以是四方(square) CCD檢測(cè)器。
數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3包括用于處理檢測(cè)系統(tǒng)21的電輸出信號(hào)的處理單元 25。處理的結(jié)果，例如物體的重構(gòu)圖像可以在顯示器27上進(jìn)行觀看。
由于圖像只在處理兩個(gè)傅立葉光譜之后獲得，因此圖像的直接觀察不 能很容易地用于檢測(cè)系統(tǒng)21的定位。因此，傅里葉變換系統(tǒng)2可以設(shè)有定 位元件28，用于在光學(xué)系統(tǒng)20的傅立葉平面中定位檢測(cè)系統(tǒng)并通過(guò)來(lái)自處 理單元25的控制信號(hào)29來(lái)控制。控制信號(hào)可以來(lái)源于測(cè)量傅立葉光譜中 的更高空間頻率的強(qiáng)度的對(duì)比信號(hào)。反饋回路必須控制檢測(cè)系統(tǒng)的位置， 以便使對(duì)比度最大化。在另一實(shí)施例中，定位是基于只從傅立葉光譜的一 部分例如中心部分計(jì)算來(lái)的樣品物體的圖像的觀察，這在更短時(shí)間內(nèi)提供 圖像，雖然質(zhì)量下降。
圖2示出光學(xué)裝置2的光學(xué)系統(tǒng)20的具體設(shè)計(jì)。光學(xué)系統(tǒng)包括兩個(gè)部 件，透鏡30和視場(chǎng)致平器31。由于對(duì)元件的不太嚴(yán)格的要求，光學(xué)系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)可以相對(duì)簡(jiǎn)單。透鏡30的場(chǎng)32，即透鏡形成傅立葉光譜的物體的尺寸， 為650微米。透鏡30在0.6的數(shù)值孔徑(NA)內(nèi)捕獲以圖2中所示的不同 角度從物體發(fā)射的平面波。每個(gè)平面波只使用每個(gè)部件的一小部分橫截面。
光學(xué)系統(tǒng)必須最優(yōu)化以便在檢測(cè)系統(tǒng)15上聚焦每個(gè)這些平面波作為錐形光 線。在檢測(cè)系統(tǒng)上聚焦的錐形輻射的典型數(shù)字孔徑(NA)為0.0125，在檢 測(cè)系統(tǒng)的位置上產(chǎn)生等于大約30微米的 ;i/i^的低空間分辨率。由于檢 測(cè)系統(tǒng)具有33乘33 mm的尺寸，在一維中可以測(cè)量平面波的大約1000個(gè) 獨(dú)立強(qiáng)度值，對(duì)應(yīng)1000X1000個(gè)檢測(cè)器元件或像素的CCD檢測(cè)系統(tǒng)。這 在物體的位置上產(chǎn)生場(chǎng)的尺寸的千分之一的空間分辨率，即650 nm，這大 約等于透鏡30的分辨率義/沼，即405/0.60 nm。
所示實(shí)施例的透鏡30是由COC構(gòu)成的凹凸球面透鏡。視場(chǎng)致平器是 BK7玻璃的平凹透鏡。
要被成像的樣品物體設(shè)置在物體平面15中、在透鏡30的場(chǎng)32中。用 于形成樣品物體的圖像的方法包括以下步驟。
在第一步驟中，關(guān)閉第二束11中的光闌17。樣品物體現(xiàn)在只由平行束 14照射。通過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)21檢測(cè)樣品物體的第一傅立葉光譜的強(qiáng)度并將其數(shù) 字地儲(chǔ)存在處理單元25中。在第二步驟中，打開(kāi)光闌17，在場(chǎng)32中產(chǎn)生 明亮的照明斑點(diǎn)。這個(gè)斑點(diǎn)形成具有已知傅立葉光譜的參考物體。如果該 斑點(diǎn)足夠小，則它可以被設(shè)置在樣品物體中，并且存在于斑點(diǎn)的位置上的 樣品物體的任何信息都不將影響斑點(diǎn)的傅里葉變換。同時(shí)用平行束14照射 樣品物體。通過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)21測(cè)量樣品物體和參考物體的組合的第二傅立葉 光譜的強(qiáng)度，并且其也被數(shù)字地儲(chǔ)存在處理單元25中。在第三步驟中，從 測(cè)量的第一和第二傅立葉光譜確定樣品物體的第一傅立葉光譜的相位。在 第四步驟中，通過(guò)反向傅里葉變換從第一傅立葉光譜的測(cè)量強(qiáng)度和第一傅 立葉光譜的計(jì)算相位重構(gòu)樣品的圖像，并將其顯示在顯示器27上。
樣品物體的電場(chǎng)圖形的復(fù)合振幅由f(x，y)給出，參考物體的電場(chǎng)圖形的 復(fù)合振幅由h(x，y)給出，樣品物體和參考物體的組合的電場(chǎng)圖形的復(fù)合振幅 由g(x，y)-f(x，y)+h(x，y)給出。振幅接近于光學(xué)系統(tǒng)的一側(cè)上的物體。參數(shù)x 和y表示在物體的平面中的位置，都是以長(zhǎng)度為單位測(cè)量的。振幅f(x，y)、 g(x，y)和h(x,y)的傅里葉變換分別是F(kx，ky)、 G(kx,ky)和H(kx，ky)。參數(shù)kx和 ky是在x和y方向上的空間頻率，并且都是以長(zhǎng)度—1為單位測(cè)量的。檢測(cè) 系統(tǒng)21的每個(gè)檢測(cè)器元件對(duì)應(yīng)b和ky的具體值。F和H的傅里葉變換可 以分別寫(xiě)作振幅l尸l、 &|和相位伊和0的乘積 F(kx，ky)-| 》 從等式
G(kx，ky)=F(kx，ky)+H(kx，ky)
可以計(jì)算lG(、,、) |2值，其表示傅立葉光譜G的強(qiáng)度。對(duì)于lG(O》卩的 表示可以改寫(xiě)為
c。s(H)」G(")f卡")l2卡(")12 等式a)
2|尸(、，、)|—A) I
|m、) I2是通過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)量的僅僅只是樣品物體的傅里葉變換的強(qiáng) 度。|2是也通過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)量的樣品物體和參考物體的組合的傅里 葉變換的強(qiáng)度。|//(、，、)|2是參考物體的傅里葉變換的強(qiáng)度，它可以從參考 物體的特性計(jì)算或者可以只在參考物體的傅里葉變換的單獨(dú)測(cè)量中來(lái)確 定。相位e從參考物體的計(jì)算出的傅里葉變換來(lái)確定。
現(xiàn)在通過(guò)在上述等式(1)中插入與檢測(cè)系統(tǒng)21的檢測(cè)器元件有關(guān)的 強(qiáng)度值、它們的平方根和相位0，就可以計(jì)算對(duì)應(yīng)檢測(cè)系統(tǒng)21的所述檢測(cè) 器元件的每對(duì)b和ky的相位伊。由于對(duì)于傅立葉平面中的每個(gè)檢測(cè)器元件
來(lái)說(shuō)，振幅一|和相位伊都是已知的，因此反向傅里葉變換提供物體的復(fù)合 振幅f(x,y)。通過(guò)為每個(gè)所希望的位置x， y計(jì)算l/(w)f來(lái)獲得圖像。
參考物體可以是與樣品物體41分離的物體40,它們都設(shè)置在物體的平 面15中，如圖3A所示。參考物體還可以重疊放在樣品物體上或形成樣品 物體的一部分，如圖3B所示。在圖3B的情況下，樣品物體必須足夠小， 以便參考物體的區(qū)域內(nèi)的樣品的任何信息都不影響參考物體的傅立葉光譜 而只影響傅立葉光譜的平均強(qiáng)度。這可以通過(guò)小參考物體或者在參考物體 的區(qū)域上不具有多少信息的樣品物體來(lái)實(shí)現(xiàn)。參考物體可以是具有均勻強(qiáng) 度或明確的位置相關(guān)強(qiáng)度的輻射斑點(diǎn)。從參考物體發(fā)射的輻射優(yōu)選填滿在 物體一側(cè)上的光學(xué)系統(tǒng)20的NA，以便能夠計(jì)算整個(gè)傅立葉平面上的^的 精確值。參考物體是會(huì)聚束(如圖1中的光束19)的焦斑，因此會(huì)聚束的 NA優(yōu)選等于光學(xué)系統(tǒng)20的NA。參考物體和樣品物體的強(qiáng)度必須允許能夠 測(cè)量F和G之間的差。鑒于檢測(cè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍和噪音特性，F(xiàn)和G之間 的差不應(yīng)該太大或太小。優(yōu)選地，F(xiàn)和H應(yīng)該覆蓋檢測(cè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍的
一半。
參考物體必須允許確定其傅立葉光譜H。強(qiáng)度|^|2可以在圖1所示的 成像裝置中測(cè)量，由此可以阻擋光束10。通過(guò)打開(kāi)光闌17，檢測(cè)系統(tǒng)21 捕獲傅立葉光譜的所需強(qiáng)度。確定|// 「的另一種方法是通過(guò)計(jì)算參考物體 的傅立葉變換，從參考物體的振幅開(kāi)始并利用光學(xué)系統(tǒng)20的特性。該強(qiáng)度 值可以儲(chǔ)存在陣列中。對(duì)于簡(jiǎn)單參考物體來(lái)說(shuō)，該強(qiáng)度可以是傅立葉光譜 的解析解。傅立葉光譜H的相位^可以從參考光譜的計(jì)算的傅立葉變換來(lái) 確定。
優(yōu)選地，在傅立葉光譜H的上述計(jì)算中考慮光學(xué)系統(tǒng)20的光學(xué)象差。 這些象差可以從系統(tǒng)的設(shè)計(jì)或從直接測(cè)量來(lái)確定。在第一種計(jì)算方法中， 對(duì)于包括象差的光學(xué)系統(tǒng)確定H (象差)，在第二種計(jì)算方法中，對(duì)于沒(méi)有 象差的光學(xué)系統(tǒng)確定H (理想)。相位e (象差)和0 (理想)分別從H (象 差)和H (理想)獲得。樣品物體的相位^ (理想)從以下等式確定 伊(理想)=(伊(失常)一W失常))+0(理想) 等式(2)
使用象差的光學(xué)系統(tǒng)20的H的值，并利用等式(1)計(jì)算相位差伊(象 差)一0 (象差)。當(dāng)在反向傅里葉變換中使用相位爐(理想)從而從傅立 葉光譜確定圖像時(shí)，將光學(xué)系統(tǒng)的任何相位誤差校正到光學(xué)系統(tǒng)的相位誤 差的第一階。
當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)20的象差相對(duì)較大時(shí)，圖2中的光的錐形可以具有橫向象 差，使得它們不再聚焦在檢測(cè)系統(tǒng)21的正確像素上。在這種情況下，該裝 置的特殊實(shí)施例可以通過(guò)在形成圖像的過(guò)程中進(jìn)行幾個(gè)附加步驟來(lái)減少橫 向象差的影響。傅立葉光譜只由參考源構(gòu)成并且通過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)測(cè)量，如 上所述。傅立葉光譜的強(qiáng)度|//|2被儲(chǔ)存在處理單元25中。對(duì)于沒(méi)有象差的 光學(xué)系統(tǒng)也計(jì)算參考源的傅立葉光譜，即通過(guò)使用理想透鏡功能的傅里葉 變換。計(jì)算的傅立葉光譜與測(cè)量的傅立葉光譜的符合將提供關(guān)于在b和ky 中的光譜的失真的數(shù)據(jù)?？梢允褂眠@些數(shù)據(jù)針對(duì)這種失真校正測(cè)量的傅立 葉光譜F和G。
通過(guò)光線跟蹤計(jì)算傅立葉平面中的失真并隨之利用標(biāo)準(zhǔn)方法校正測(cè)量 的傅立葉光譜F和G，也可以考慮光學(xué)系統(tǒng)20的橫向象差。
圖4示出成像裝置的第二實(shí)施例，其中通過(guò)反射來(lái)照射樣品物體。成
像裝置包括照明系統(tǒng)48、傅里葉變換系統(tǒng)49和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)50。照明系 統(tǒng)48與圖l所示的照明系統(tǒng)l類(lèi)似，除了設(shè)置在第一光學(xué)路徑中的光闌17 之外。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)52與圖1所示的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3相同。
來(lái)自照明系統(tǒng)的平行束51被分束器53偏轉(zhuǎn)并被光學(xué)系統(tǒng)54聚焦在物 體平面55上。束51在物體平面上的焦點(diǎn)作為參考物體操作。參考物體的 強(qiáng)度可以通過(guò)光闌17來(lái)導(dǎo)通和關(guān)閉。來(lái)自照明系統(tǒng)的會(huì)聚束52也通過(guò)分 束器被偏轉(zhuǎn)并通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)54轉(zhuǎn)換成平行束，用于照射設(shè)置在物體平面55 中的樣品物體。光學(xué)系統(tǒng)54在其背焦面中，即穿過(guò)分束器53的中心的平 面中，形成物體的傅立葉光譜。成像透鏡56在檢測(cè)系統(tǒng)57上對(duì)傅立葉光 譜的平面進(jìn)行成像。
圖5示出成像裝置的第三實(shí)施例，其中按照暗場(chǎng)方式照射物體。成像 裝置包括照明系統(tǒng)58、傅里葉變換系統(tǒng)59和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)60。照明系統(tǒng) 58與圖1所示的照明系統(tǒng)1相同。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)60與圖1所示的數(shù)據(jù)處理 系統(tǒng)3相同。
來(lái)自照明系統(tǒng)的會(huì)聚束61在物體平面63中形成照明斑點(diǎn)，作為參考 物體。設(shè)置在物體平面中的樣品物體應(yīng)該提供足夠的散射，以填充光學(xué)系 統(tǒng)64的NA。來(lái)自照明系統(tǒng)的平行束62照射其上可以設(shè)置樣品物體的物體 平面的相對(duì)較大的區(qū)域。物體平面63處于光學(xué)系統(tǒng)64的焦平面中，其在 背焦面中形成物體的傅立葉光譜，其中在背焦面上設(shè)置檢測(cè)系統(tǒng)65。
圖6示出在顯微鏡中包含的成像裝置的第四實(shí)施例。照明系統(tǒng)69產(chǎn)生 平行束70和會(huì)聚束71?？梢酝ㄟ^(guò)照明系統(tǒng)中的光闌來(lái)導(dǎo)通和關(guān)斷會(huì)聚束 71。兩個(gè)光束都照射其上可以設(shè)置樣品物體的物體平面72。物鏡73收集來(lái) 自物體的輻射。分束器74將一部分輻射反射到透鏡75，其將物鏡的傅立葉 平面成像到連接于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)77的檢測(cè)系統(tǒng)76上。被分束器傳輸?shù)妮?射被用于觀察者79進(jìn)行檢測(cè)的目鏡78會(huì)聚。
根據(jù)本發(fā)明的成像裝置顯著地適合于顯微鏡的一般領(lǐng)域中，這是因?yàn)?其圖像的高質(zhì)量。其特別適合于檢測(cè)生物樣品。該成像裝置還可用在工藝 控制中，如用在半導(dǎo)體集成器件的制造中。該裝置的大領(lǐng)域允許更快速處 理產(chǎn)品，由此降低了制造成本。
上述實(shí)施例應(yīng)該被理解為本發(fā)明的示例。可以想到本發(fā)明的其它實(shí)施
例。應(yīng)該理解的是，結(jié)合任何一個(gè)實(shí)施例所述的任何特征都可以單獨(dú)使用， 或者與所述的其它特征組合使用，并且還可以與任何其它實(shí)施例的一個(gè)或 多個(gè)特征組合使用，或者與任何其它實(shí)施例的任何組合一起組合使用。此 外，在不脫離本發(fā)明的范圍并在所附權(quán)利要求中限定的情況下，也可以采 用前面沒(méi)有提到的等效形式和修改方式。
權(quán)利要求
1.一種用于形成樣品物體的圖像的成像裝置，包括用于捕獲物體的傅立葉光譜的光學(xué)裝置和用于處理該傅立葉光譜的處理單元，其中所述處理單元適于從該樣品物體的傅立葉光譜的強(qiáng)度和該樣品物體與參考物體的組合的傅立葉光譜的強(qiáng)度來(lái)確定該樣品物體的圖像。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中所述處理單元適于從所述樣 品物體的傅立葉光譜的強(qiáng)度和所述樣品物體與所述參考物體的組合的傅立 葉光譜的強(qiáng)度來(lái)確定所述樣品物體的傅立葉光譜的相位，并從所述樣品物 體的傅立葉光譜的強(qiáng)度和所述相位確定所述樣品物體的圖像。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的成像裝置，其中所述處理單元適于使所 述參考物體的傅立葉光譜的強(qiáng)度與理論強(qiáng)度分布符合，并利用這種符合來(lái) 改善所述樣品物體的圖像的確定。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的成像裝置，其中所述光學(xué)裝置包括 用于照射所述物體中的至少一個(gè)的相干輻射源、用于形成所述物體的傅立 葉光譜的光學(xué)系統(tǒng)以及用于捕獲傅立葉光譜的輻射檢測(cè)系統(tǒng)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的成像裝置，其中所述光學(xué)系統(tǒng)包括視場(chǎng)致平器。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的成像裝置，其中所述光學(xué)裝置包括在所 述輻射源和所述成像裝置之間的第一路徑和不同的第二路徑，所述樣品物 體可被設(shè)置在沿該第一路徑的輻射中，而所述參考物體可被設(shè)置在沿該第 二路徑的輻射中。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4、 5或6所述的成像裝置，包括用于在所述光學(xué)系 統(tǒng)的傅立葉平面中設(shè)置所述檢測(cè)系統(tǒng)的定位元件。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的成像裝置，其中所述處理單元被設(shè)置來(lái)提供 用于控制所述定位元件的對(duì)比信號(hào)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的成像裝置，其中所述對(duì)比信號(hào)是從所述樣品 物體中高空間頻率的強(qiáng)度獲得的。
10、 一種用于形成樣品物體的圖像的方法，包括以下步驟 將所述樣品物體光學(xué)地轉(zhuǎn)換成第一傅立葉光譜；將所述樣品物體和參考物體的組合光學(xué)地轉(zhuǎn)換成第二傅立葉光譜；以及通過(guò)處理所述第一傅立葉光譜的強(qiáng)度和所述第二傅立葉光譜的強(qiáng)度來(lái) 確定所述樣品物體的圖像。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述處理包括以下步驟 從所述第一傅立葉光譜的強(qiáng)度和所述第二傅立葉光譜的強(qiáng)度確定所述樣品物體的傅立葉光譜的相位；以及從所述第二傅立葉光譜的強(qiáng)度和所述相位確定所述樣品物體的圖像。
12、 根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，包括以下步驟 將所述參考物體光學(xué)地轉(zhuǎn)換成第三傅立葉光譜； 使所述第三傅立葉光譜的強(qiáng)度符合理論強(qiáng)度分布； 利用這種符合來(lái)改善所述樣品物體的圖像的確定。
全文摘要
用于形成樣品物體的圖像的成像裝置包括光學(xué)裝置和處理單元。光學(xué)裝置捕獲物體的傅立葉光譜。處理單元被設(shè)置來(lái)用于處理來(lái)自光學(xué)裝置的傅立葉光譜并適于從樣品物體的傅立葉光譜的強(qiáng)度和樣品物體與參考物體的組合的傅立葉光譜的強(qiáng)度來(lái)確定樣品物體的圖像。
文檔編號(hào)G01J3/453GK101371115SQ200780002508
公開(kāi)日2009年2月18日 申請(qǐng)日期2007年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月17日
發(fā)明者A·科列斯尼琴科, F·J·P·斯胡爾曼斯, L·P·巴克 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司