[發明專利]用于成像深度測量的測量裝置、光學顯微鏡和測量方法

在審

• 申請號: 202011507388.6
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN113008134A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 亞歷山大·蓋杜克
• 申請（專利權）人: 卡爾蔡司顯微鏡有限責任公司
• 主分類號: G01B9/04
• 分類號: G01B9/04;G01B11/22;G02B21/02;G02B21/06;G02B21/24;G02B21/36
• 代理公司: 北京睿陽聯合知識產權代理有限公司 11758
• 代理人: 楊生平;王朋飛

1.一種用于成像深度測量的測量裝置(100、200)，其特征在于，包括：

具有物鏡(120)的成像裝置(220)，所述成像裝置被配置為將從物體(80；308)發出的光相對于所述物體的多個物面(82；320、322、324、326、328)進行成像，以形成寬視場中間圖像(86)，其中，通過所述成像裝置(120、220)的縱向色差，所述物面根據來自所述物體的光的波長，沿深度軸(28)交錯排列；以及

圖像捕獲裝置(110、210)，其被配置為以成像方式和以對一個或多個可選的光譜分量進行解析的方式捕獲所述寬視場中間圖像(86)，每個所述可選的光譜分量對應于所述物面之一。

2.根據權利要求1所述的測量裝置(100、200)，其特征在于，其中，所述圖像捕獲裝置(110、210)包括用于選擇所述一個或多個光譜分量的可調節的法布里-珀羅干涉儀(114)。

3.根據權利要求2所述的測量布置(100，200)，其特征在于，還包括用于照明所述物體(80)的照明光的光入口區域(130)或光源(230，232)，其中，所述照明光從所述光入口區域(130)或所述光源(230，232)傳遞到所述物體(80)，而不通過所述圖像捕獲裝置(110，210)或其部件(114，116，118，212)。

4.根據權利要求1至3中任一項所述的測量裝置(100、200)，其特征在于，其中，所述圖像捕獲裝置(110、210)包括圖像傳感器裝置(116)和成像光學元件(212)，其中，所述成像光學元件(212)被配置為將所述寬視場中間圖像(86)或其所述可選的光譜分量成像在所述圖像傳感器裝置(116)的像面上，作為要捕獲的寬視場圖像(88)。

5.根據權利要求1至4中任一項所述的測量裝置(100、200)，其特征在于，其中，所述成像裝置(220)還包括可調節的像差裝置(224)，通過所述可調節的像差裝置(224)可調節所述成像裝置的縱向色差。

6.根據權利要求1至5中任一項所述的測量裝置(100)，其特征在于，其中，所述物鏡(120)具有縱向色差，使得對于來自所述物體(80)的光的400nm至800nm的波長范圍，所述物面(82)沿著所述深度軸(28)布置至少10μm。

7.根據權利要求1至5中任一項所述的測量裝置(200)，其特征在于，其中，所述物鏡為消色差物鏡，并且所述成像裝置(220)還包括產生所述成像裝置的縱向色差的像差裝置(224)。

8.一種用于成像深度測量的光學顯微鏡(200)，其特征在于，包括根據權利要求1至7中任一項所述的測量裝置，或者包括：

具有用于物鏡的物鏡底座(222)的成像裝置(220)，其中，所述成像裝置(220)被配置為將從物體發出的光相對于所述物體的多個物面進行成像，以形成寬視場中間圖像(86)，其中，通過所述成像裝置(220)的縱向色差，所述物面根據來自所述物體的光的波長，沿深度軸(28)交錯排列；以及

圖像捕獲裝置(210)，其被配置為以成像方式和以對一個或多個可選的光譜分量進行解析的方式捕獲所述寬視場中間圖像(86)，每個所述可選的光譜分量對應于所述物面之一。

9.一種用于成像深度測量的測量方法(400)，其特征在于，其中，所述測量方法包括以下步驟：

(442)對從物體(80)發出的光相對于所述物體的多個物面(82；320、322、324、326、328)進行成像，以形成寬視場中間圖像(86)，其中，通過縱向色差，所述物面根據來自所述物體的光的波長，沿深度軸(28)交錯排列；以及

(446)以成像方式捕獲所述寬視場中間圖像，其中，(444)解析來自所述物體的光的一個或多個可選的光譜分量，每個所述可選的光譜分量對應于所述物面之一。

10.根據權利要求9所述的測量方法，其特征在于，還包括以下步驟：

(430)照亮測量區域，其中，所述物面位于所述測量區域內；

(420)將所述物體布置在所述測量區域內，并對所述物體聚焦；

(440)掃描所述多個物面，其中，選擇所述物面的其中一個，并且以成像方式捕獲與分別選擇的所述物面相對應的所述寬視場中間圖像(86)的光譜分量；

(470)通過校準物體(70)校準所述物面和各自波長之間的相關性；

(480)計算在所述寬視場中間圖像中為相應的波長和物面分別捕獲的那些二維區域，所述各個物面在所述二維區域上被清晰成像；以及

(482)根據所述計算出的二維區域和所述各個物面，確定所述物體的形貌，或者(484)根據捕獲到的所述寬視場中間圖像中與各個二維區域相對應的片段的組合，確定具有擴展景深的物體的聯合成像。