DE10244767A1

DE10244767A1 - Method and device for determining the distance between a reference plane and an inner or outer optical interface of an object, and use thereof for determining a surface profile of an, in particular metallic, object, autofocus module, microscope and method for autofocusing a microscope

Info

Publication number: DE10244767A1
Application number: DE2002144767
Authority: DE
Inventors: Urban Liebel; Jan Huisken; Ernst H. K. Stelzer
Original assignee: Europaisches Laboratorium fuer Molekularbiologie EMBL
Current assignee: Europaisches Laboratorium fuer Molekularbiologie EMBL
Priority date: 2002-09-26
Filing date: 2002-09-26
Publication date: 2004-04-08
Also published as: AU2003281925A1; WO2004029691A1

Abstract

Verfahren zum Bestimmen des Abstands zwischen einer Referenzebene und einer inneren oder äußeren optischen Grenzfläche eines Objekts, das die Schritte umfaßt: Erzeugen eines kollimierten Lichtstrahls, Einkoppeln des kollimierten Lichtstrahls in eine Optik, die wie bei einem Mikroskop aus einer Objektivlinse und einer Tubuslinse aufgebaut ist, in der Weise, daß der kollimierte Lichtstrahl schräg auf die Tubuslinse fällt, Detektieren der Position des von einer ersten inneren oder äußeren optischen Grenzfläche eines Objekts reflektierten, aus der Tubuslinse austretenden Lichtstrahls und Erzeugen eines die Position kennzeichnenden ersten Signals, und Bestimmen des Abstands zwischen einer Referenzebene und der ersten Grenzfläche in Betrag und Richtung anhand des ersten Signals, Vorrichtung zur Durchführung desselben sowie Verwendung derselben zum Bestimmen eines Oberflächenprofils eines, insbesondere metallischen, Objekts, Autofokus-Modul, Mikroskop und Verfahren zum Autofokussieren eines Mikroskops.A method for determining the distance between a reference plane and an inner or outer optical interface of an object, comprising the steps of: generating a collimated light beam, coupling the collimated light beam into an optical system which, like a microscope, is composed of an objective lens and a tube lens, such that the collimated light beam falls obliquely onto the tube lens, detecting the position of the light beam reflected from a first inner or outer optical interface of an object and emerging from the tube lens and generating a first signal identifying the position, and determining the distance between one Reference plane and the first interface in magnitude and direction on the basis of the first signal, device for carrying it out and use thereof for determining a surface profile of an, in particular metallic, object, autofocus module, microscope and method for autofocus a microscope.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen des Abstands zwischen einer Referenzebene und einer inneren oder äußeren optischen Grenzfläche eines Objekts sowie die Verwendung derselben zum Bestimmen eines Oberflächenprofils eines, insbesondere metallischen, Objekts, ein Autofokus-Modul, ein Mikroskop und ein Verfahren zum Autofokussieren eines Mikroskops.The present invention relates to a method and an apparatus for determining the distance between a reference plane and an inner or outer optical interface of an object and the use of the same to determine a surface profile one, in particular metallic, object, an autofocus module, a microscope and a method for auto-focusing a microscope.

Im folgenden soll anhand lediglich eines Beispiels das der vorliegenden Erfindung allgemein zugrundeliegende Problem erörtert werden.The following is only intended to an example that is generally the basis of the present invention Problem discussed become.

Auf dem Gebiet der Mikroskopie ist eine genaue Fokussierung auf einem Beobachtungsobjekt entscheidend. Eine ungenügende Fokussierung fährt zu einer Verschlechterung des resultierenden Bildes und kann durch keine Bildverarbeitung kompensiert werden. Es ist daher ein automatisierter Prozeß wünschenswert, der die Mikroskopbühne, auf der sich das Beobachtungsobjekt befindet, zuverlässig positioniert. Dies ist speziell bei Screening-Techniken wichtig, bei denen sich ein Objektträger von einem Beobachtungsobjekt zum nächsten nach oben oder nach unten bewegen kann. Geschwindigkeit ist ein entscheidender Faktor, da viele Bilder aufgenommen werden müssen, wobei jedes gut fokussiert sein muß.Is in the field of microscopy a precise focus on an observation object is crucial. An insufficient one Focus closes deterioration of the resulting image and may result from no image processing can be compensated. It is therefore an automated one Process desirable the microscope stage, on which the object to be observed is reliably positioned. This is especially important with screening techniques that involve a slide from one object to the next up or down can move down. Speed is a critical factor because a lot of pictures have to be taken, each well focused have to be.

Es sind zahlreiche Autofokus-Techniken auf dem Gebiet der Mikroskopie entwickelt und angewandt worden. Aus der US-4,687,913 ist eine Anordnung zum automatischen Fokussieren eines Mikroskops bekannt, in der ein Lichtstrahl exzentrisch in ein Mikroskop eingekoppelt und als eine Bezugsgröße für die Autfokus-Einrichtung verwendet wird. Mit der bekannten Vorrichtung läßt sich jedoch lediglich die Information erhalten, ob sich das Beobachtungsobjekt im Fokus befindet oder nicht. Darüber hinausgehende Informationen, wie Betrag und Richtung der Abweichung vom Fokus, das heißt Abstand zwischen einer Referenzebene und einer Oberfläche, liefert diese jedoch nicht. Dadurch ist der Autofokus relativ langsam.Numerous autofocus techniques have been developed and used in the field of microscopy. From the US 4,687,913 An arrangement for automatically focusing a microscope is known, in which a light beam is eccentrically coupled into a microscope and used as a reference variable for the autofocus device. With the known device, however, only the information can be obtained as to whether the observation object is in focus or not. However, it does not provide any additional information, such as the amount and direction of the deviation from the focus, i.e. the distance between a reference plane and a surface. As a result, the autofocus is relatively slow.

Informationen über einen Abstand zwischen einer Referenzebene und einer Oberfläche sind beispielsweise auch für die Bestimmung eines Oberflächenprofils von, insbesondere metallischen, Objekten relevant.Information about a distance between one Reference plane and a surface are also for example for the determination of a surface profile relevant, especially metallic, objects.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Bestimmung des Abstands zwischen einer Referenzebene und einer inneren oder äußeren optischen Grenzfläche eines Objekts zu ermöglichen.The invention is therefore the object based on a determination of the distance between a reference plane and an inner or outer optical interface of an object.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Bestimmen des Abstands zwischen einer Referenzebene und einer inneren oder äußeren optischen Grenzfläche eines Objekts, das die Schritte umfaßt: Erzeugen eines kollimierten Lichtstrahls, Einkoppeln des kollimierten Lichtstrahls in eine abbildende Optik, die wie bei einem Mikroskop aus einer Objektivlinse und einer Tubuslinse aufgebaut ist, in der Weise, daß der kollimierte Lichtstrahl schräg auf die Tubuslinse fällt, Detektieren der Position des von einer ersten inneren oder äußeren optischen Grenzfläche eines Objekts reflektierten, aus der Tubuslinse austretenden Lichtstrahls und Erzeugen eines die Position kennzeichnenden ersten Signals, und Bestimmen des Abstands zwischen einer Referenzebene und der ersten Grenzfläche in Betrag und Richtung anhand des ersten Signals. Mit Objektivlinse soll hier und im folgenden sowohl eine Einzellinse als auch ein System aus mehreren Linsen (Objektiv) gemeint sein. Grundsätzlich kann eine beliebige abbildende Optik verwendet werden, die im einfachsten Fall aus zwei Linsen besteht. Eine optische Grenzfläche ist dabei eine Fläche, an der eine Brechungsindexänderung vorliegt. Eine äußere optische Grenzfläche entspricht demzufolge einer Oberfläche eines Objekts.According to the invention, this object is achieved by a method for determining the distance between a reference plane and an inner or outer optical Interface of a Object that includes the steps: Generating a collimated light beam, coupling the collimated Beam of light into an imaging optic that looks like a microscope is composed of an objective lens and a tube lens in which Way that the collimated beam of light at an angle falls on the tube lens, Detect the position of one of a first inner or outer optical interface of an object reflected light beam emerging from the tube lens and generating a first signal identifying the position, and determining the distance between a reference plane and the first interface in amount and direction based on the first signal. With objective lens here and in the following both a single lens and a System of several lenses (objective). Basically can any imaging optics can be used, the simplest Case consists of two lenses. Is an optical interface thereby an area at which a refractive index change is present. An outer optical interface therefore corresponds to a surface of an object.

Weiterhin wird diese Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zum Bestimmen des Abstands zwischen einer Referenzebene und einer inneren oder äußeren optischen Grenzfläche eines Objekts, umfassend: ein Mittel zum Erzeugen eines kollimierten Lichtstrahls, eine abbildende Optik, die wie bei einem Mikroskop aus einem Objektivlinse und einer Tubuslinse aufgebaut ist, ein Mittel zum Einkoppeln des kollimierten Lichtstrahls in die Optik eines Mikroskops in der Weise, daß der kollimierte Lichtstrahl schräg auf die Tubuslinse trifft, ein positionsempfindliches Detektionsmittel zum Detektieren der Position des von zumindest einer ersten inneren oder äußeren optischen Grenzfläche eines Objekts reflektierten, aus der Tubuslinse austretenden Lichtstrahls und Erzeugen eines die Position kennzeichnenden ersten Signals, und einem Mittel zum Bestimmen des Abstands zwischen einer Referenzebene und der ersten Grenzfläche in Betrag und Richtung anhand des ersten Signals vom Detektionsmittel.Furthermore, this object is achieved by a Device for determining the distance between a reference plane and an inner or outer optical interface an object comprising: means for generating a collimated light beam, an imaging optic that looks like a microscope from an objective lens and a tube lens is constructed, a means for coupling the collimated light beam into the optics of a microscope in such a way that the collimated beam of light at an angle hits the tube lens, a position-sensitive detection means for detecting the position of at least a first inner one or outer optical interface of an object reflected light beam emerging from the tube lens and generating a first signal identifying the position, and a means for determining the distance between a reference plane and the first interface in amount and direction based on the first signal from the detection means.

Bei dem Verfahren kann vorgesehen sein, daß eine Laserlichtquelle verwendet wird.In the process can be provided be that one Laser light source is used.

Günstigerweise wird der kollimierte Lichtstrahl schräg zur optischen Achse der Tubuslinse, aber mittig durch die hintere Brennebene der Tubuslinse fallen gelassen.conveniently, the collimated light beam becomes oblique to the optical axis of the tube lens, however dropped in the middle through the rear focal plane of the tube lens.

Eine besondere Ausführungsform des Verfahrens ist gekennzeichnet durch zusätzliches Detektieren mindestens einer zweiten Position des von mindestens einer zweiten inneren oder äußeren optischen Grenzfläche eines Objekts reflektierten, aus der Tubuslinse austretenden Lichtstrahls und Erzeugen eines die zweite Position kennzeichnenden zweiten Signals. Selbstverständlich muß dazu das Objekt zumindest schichtweise transparent bzw. durchscheinend sein. Entsprechende Intensität vorausgesetzt, können prinzipiell sogar mehr als zwei Reflexionen erfaßt werden.A special embodiment of the method is characterized by additional detection of at least one second position of the light beam reflected from at least one second inner or outer optical interface of an object and emerging from the tube lens and generation of a second signal characterizing the second position. Of course, the object must do so be transparent or translucent at least in layers. Assuming the corresponding intensity, in principle even more than two reflections can be detected.

Eine weitere besondere Ausführungsform der Erfindung ist gekennzeichnet durch zusätzliches Bestimmen mindestens des Abstands zwischen der Referenzebene und der zweiten Grenzfläche in Betrag und Richtung anhand des zweiten Signals.Another special embodiment of the Invention is characterized by at least additional determination of the distance between the reference plane and the second interface in magnitude and direction based on the second signal.

Wiederum eine weitere besondere Ausführungsform der Erfindung ist gekennzeichnet durch Bestimmen mindestens des Abstands zwischen der ersten Grenzfläche und der zweiten Grenzfläche anhand der ersten und zweiten Signale.Yet another special embodiment the invention is characterized by determining at least the Distance between the first interface and the second interface of the first and second signals.

Günstigerweise wird der Abstand zwischen der ersten Grenzfläche und der zweiten Grenzfläche anhand des Abstands zwischen der ersten und der zweiten Position bestimmt.conveniently, the distance between the first interface and the second interface is calculated of the distance between the first and the second position.

Weiterhin kann vorgesehen sein, daß als Referenzebene die in der Brennebene der Objektivlinse befindliche, der Objektivlinse zugewandte Oberfläche des Objekts verwendet wird.Furthermore, it can be provided that as a reference plane that in the focal plane of the objective lens, the objective lens facing surface of the object is used.

Alternativ kann vorgesehen sein, daß als Referenzebene die in der Brennebene der Objektivlinse befindliche, von der Objektivlinse abgewandte Oberfläche des Objekts verwendet wird.Alternatively, it can be provided that as Reference plane the focal plane of the objective lens surface of the object facing away from the objective lens is used.

Prinzipiell kann als Referenzebene z. B. auch jede in der Brennebene der Objektivlinse befindliche, zwischen der der Objketivlinse zugewandte und der von der Objektivlinse abgewandten Oberfläche des Objektes gewählte Ebene dienen.In principle it can be used as a reference plane z. B. also any located in the focal plane of the objective lens between that facing the objective lens and that of the objective lens facing surface of the object selected Serve level.

Vorteilhafterweise wird vorab eine Kalibrierung zur Herstellung einer Beziehung zwischen der ersten Position und dem Abstand zwischen der Referenzebene und der ersten Grenzfläche vorgenommen.Advantageously, a Calibration to establish a relationship between the first Position and distance between the reference plane and the first interface performed.

Weiterhin wird vorteilhafterweise eine Kalibrierung zur Herstellung einer Beziehung zwischen der zweiten Position und dem Abstand zwischen der Referenzebene und der zweiten Grenzfläche vorgenommen.It will also be advantageous a calibration to establish a relationship between the second Position and distance between the reference plane and the second interface performed.

Bei der Vorrichtung kann vorgesehen sein, daß das Mittel zum Erzeugen eines kollimierten Lichtstrahls eine Laserlichtquelle umfaßt.In the device can be provided be that Means for generating a collimated light beam a laser light source includes.

Vorteilhafterweise ist das Mittel zum Einkoppeln des kollimierten Lichtstrahls so gestaltet, daß der kollimierte Lichtstrahl schräg zur optischen Achse der Tubuslinse, aber mittig durch die hintere Brennebene der Tubuslinse fällt.The remedy is advantageously designed to couple the collimated light beam so that the collimated Beam of light at an angle to the optical axis of the tube lens, but in the middle through the rear one Focal plane of the tube lens falls.

Günstigerweise ist das Detektionsmittel zusätzlich zum Detektieren einer zweiten Position des von einer zweiten inneren oder äußeren optischen Grenzfläche eines Objekts reflektierten, aus der Tubuslinse austretenden Lichtstrahls und Erzeugen eines die zweite Position kennzeichnenden zweiten Signals gestaltet.conveniently, is the additional means of detection for detecting a second position of a second inner one or outer optical interface of a Object reflected light beam emerging from the tube lens and generating a second signal indicative of the second position designed.

Vorteilhafterweise ist das Mittel zum Bestimmen des Abstands zwischen der Referenzebene und der ersten Grenzfläche zusätzlich zum Bestimmen des Abstands zwischen der Referenzebene und der zweiten Grenzfläche in Betrag und Richtung anhand des zweiten Signals des Detektionsmittels gestaltet.The remedy is advantageously to determine the distance between the reference plane and the first interface additionally to determine the distance between the reference plane and the second interface in amount and direction based on the second signal of the detection means designed.

Zweckmäßigerweise ist ein Mittel zum Bestimmen des Abstands zwischen der ersten Grenzfläche und der zweiten Grenzfläche anhand der von dem Detektionsmittel gelieferten ersten und zweiten Signale vorgesehen.Appropriately, a means for Determine the distance between the first interface and the second interface based on the first and second signals supplied by the detection means intended.

Insbesondere kann dabei kann vorgesehen sein, daß das Mittel zum Bestimmen des Abstands zwischen der ersten Grenzfläche und der zweiten Grenzfläche gestaltet ist, um den Abstand anhand des Abstands zwischen der ersten und der zweiten Position zu bestimmen.In particular, it can be provided that that this Means for determining the distance between the first interface and the second interface is designed to measure the distance based on the distance between the first and determine the second position.

Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß das Detektionsmittel einen PSD (Position Sensitive Detector) umfaßt.According to another special one embodiment The invention can provide that the detection means a PSD (Position Sensitive Detector) includes.

Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, daß das Detektionsmittel zusätzlich ein Chopperrad umfaßt.In particular, can be provided be that Detection means additionally includes a chopper wheel.

Alternativ kann vorgesehen sein, daß das Detektionsmittel eine Zeilenkamera umfaßt.Alternatively, it can be provided that the detection means includes a line scan camera.

Wiederum alternativ kann vorgesehen sein, daß das Detektionsmittel eine bewegbare Photodiode umfaßt.Again, alternatively, can be provided be that Detection means comprises a movable photodiode.

Weiterhin wird gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellt ein Autofokus-Modul für ein Mikroskop mit einer Objektivlinse, einer Tubuslinse und einer Mikroskopbühne, umfassend: ein Mittel zum Erzeugen eines kollimierten Lichtstrahls, ein Mittel zum Einkoppeln des kollimierten Lichtstrahls in die Optik eines Mikroskops in der Weise, daß der kollimierte Lichtstrahl schräg auf die Tubuslinse des Mikroskops trifft, ein positionsempfindliches Detektionsmittel zum Detektieren der Position des von zumindest einer ersten inneren oder äußeren optischen Grenzfläche eines Objekts reflektierten, aus der Tubuslinse austretenden Lichtstrahls und Erzeugen eines die Position kennzeichnenden ersten Signals, ein Mittel zum Bestimmen des Abstands zwischen einer Referenzebene und der ersten Grenzfläche in Betrag und Richtung anhand des ersten Signals vom Detektionsmittel, und ein Mittel zum Bewegen der Mikroskopbühne oder der Objektivlinse zum Minimieren des Abstands.Furthermore, according to the present Invention provided an autofocus module for a microscope with an objective lens, a tube lens and a microscope stage comprising: an agent for generating a collimated light beam, a means for coupling of the collimated light beam into the optics of a microscope in the Way that the collimated beam of light at an angle hits the tube lens of the microscope, a position sensitive one Detection means for detecting the position of the at least a first inner or outer optical Interface of a Object reflected light beam emerging from the tube lens and generating a first signal identifying the position, a means for determining the distance between a reference plane and the first interface in amount and direction based on the first signal from the detection means, and a means for moving the microscope stage or the objective lens to minimize the distance.

Günstigerweise umfaßt das Mittel zum Erzeugen eines kollimierten Lichtstrahls eine Laserlichtquelle.conveniently, comprises the means for generating a collimated light beam is a laser light source.

Vorteilhafterweise ist das Detektionsmittel zusätzlich zum Detektieren einer zweiten Position des von einer zweiten inneren oder äußeren optischen Grenzfläche eines Objekts reflektierten, aus der Tubuslinse austretenden Lichtstrahls und Erzeugen eines die zweite Position kennzeichnenden zweiten Signals gestaltet.The detection means is advantageously in addition to Detect a second position from a second inner one or outer optical interface of an object reflected light beam emerging from the tube lens and generating a second signal indicative of the second position designed.

Ebenfalls vorteilhafterweise ist das Mittel zum Bestimmen des Abstands zwischen der Referenzebene und der ersten Grenzfläche zusätzlich zum Bestimmen des Abstands zwischen der Referenzebene und der zweiten Grenzfläche in Betrag und Richtung anhand des zweiten Signals des Detektionsmittels gestaltet.The agent is also advantageous designed to determine the distance between the reference plane and the first interface in addition to determining the distance between the reference plane and the second interface in magnitude and direction using the second signal of the detection means.

Vorteilhafterweise ist ein Mittel zum Bestimmen des Abstands zwischen der ersten Grenzfläche und der zweiten Grenzfläche anhand der von dem Detektionsmittel gelieferten ersten und zweiten Signale vorgesehen. Dadurch läßt sich z. B. überprüfen, ob eine Dickenänderung eines Deckglases vorliegt. Dabei kann die Dickenänderung sowohl in ein und demselben Deckglas als auch in zwei verschiedenen Deckgläsern vorliegen.Advantageously, is an agent to determine the distance between the first interface and the second interface based on the first and second provided by the detection means Signals provided. This allows z. B. check whether a change in thickness a cover slip is present. The change in thickness can be in one and the same Cover glass as well as in two different cover glasses.

Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, daß das Mittel zum Bestimmen des Abstands zwischen der ersten Grenzfläche und der zweiten Grenzfläche gestaltet ist, um den Abstand anhand des Abstands zwischen der ersten und der zweiten Position zu bestimmen.In particular, can be provided be that Means for determining the distance between the first interface and the second interface is designed to measure the distance based on the distance between the first and determine the second position.

Vorteilhafterweise umfaßt das Detektionsmittel einen PSD (Position Sensitive Detector).The detection means advantageously comprises a PSD (Position Sensitive Detector).

Weiterhin liefert die vorliegende Erfindung ein Mikroskop mit einer Objektivlinse, einer Tubuslinse, einer Lichtquelle zum Beleuchten eines Beobachtungsobjekts, einer Mikroskopbühne, und einer Autofokus-Einrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Autofokus-Einrichtung umfaßt: ein Mittel zum Erzeugen eines kollimierten Lichtstrahls, ein Mittel zum Einkoppeln des kollimierten Lichtstrahls in die Optik eines Mikroskops in der Weise, daß der kollimierte Lichtstrahl schräg auf die Tubuslinse des Mikroskops fällt, ein positionsempfind liches Detektionsmittel zum Detektieren der Position des von zumindest einer ersten inneren oder äußeren optischen Grenzfläche eines Objekts reflektierten, aus der Tubuslinse austretenden Lichtstrahls und Erzeugen eines die Position kennzeichnenden ersten Signals, ein Mittel zum Bestimmen des Abstands zwischen einer Referenzebene und der ersten Grenzfläche in Betrag und Richtung anhand des ersten Signals vom Detektionsmittel, und ein Mittel zum Bewegen der Mikroskopbühne oder der Objektivlinse zum Minimieren des Abstands.Furthermore, the present delivers Invention a microscope with an objective lens, a tube lens, a light source for illuminating an observation object, one Microscope Stage, and an autofocus device, characterized in that the autofocus device comprises: a Means for generating a collimated light beam, a means for coupling the collimated light beam into the optics of a Microscope in such a way that the collimated beam of light at an angle falls on the tube lens of the microscope, a position sensitive Detection means for detecting the position of the at least a first inner or outer optical Interface of a Object reflected light beam emerging from the tube lens and generating a first signal identifying the position, a means for determining the distance between a reference plane and the first interface in amount and direction based on the first signal from the detection means, and a means for moving the microscope stage or the objective lens to minimize the distance.

Vorteilhafterweise ist das Mittel zum Einkoppel des kollimierten Lichtstrahls so gestaltet, daß der kollimierte Lichtstrahl schräg zur optischen Achse der Tubuslinse, aber mittig durch die hintere Brennebene der Tubuslinse fällt.The remedy is advantageously designed to couple the collimated light beam so that the collimated Beam of light at an angle to the optical axis of the tube lens, but in the middle through the rear one Focal plane of the tube lens falls.

Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, daß das Mittel zum Bestimmen des Abstands zwischen der Referenzebene und der ersten Grenzfläche zusätzlich zum Bestimmen des Abstands zwischen der Referenzebene und der zweiten Grenzfläche in Betrag und Richtung anhand des zweiten Signals des Detektionsmittels gestaltet ist.In particular, can be provided be that Means for determining the distance between the reference plane and the first interface additionally to determine the distance between the reference plane and the second interface in amount and direction based on the second signal of the detection means is designed.

Vorteilhafterweise ist ein Mittel zum Bestimmen des Abstands zwischen der ersten Grenzfläche und der zweiten Grenzfläche anhand der von dem Detektionsmittel gelieferten ersten und zweiten Signale vorgesehen.Advantageously, is an agent to determine the distance between the first interface and the second interface based on the first and second provided by the detection means Signals provided.

Günstigerweise ist das Mittel zum Bestimmen des Abstands zwischen der ersten Grenzfläche und der zweiten Grenzfläche gestaltet, um den Abstand anhand des Abstands zwischen der ersten und der zweiten Position zu bestimmen.conveniently, is the means for determining the distance between the first interface and the second interface designed to measure the distance based on the distance between the first and determine the second position.

Ferner kann vorgesehen sein, daß das Detektionsmittel einen PSD (Position Sensitive Detector).It can further be provided that the detection means a PSD (Position Sensitive Detector).

Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, daß das Detektionsmittel zusätzlich ein Choppenad umfaßt.In particular, can be provided be that Detection means additionally includes a choppenad.

Wiederum in einer alternativen Ausführungsform umfaßt das das Detektionsmittel eine bewegbare Photodiode.Again in an alternative embodiment comprises the detection means is a movable photodiode.

Günstigerweise ist die Autofokus-Einrichtung als lösbares angekoppeltes Modul ausgebildet.conveniently, is the autofocus device as a detachable coupled module educated.

Weiterhin liefert die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Autofokussieren eines Mikroskops mit einer Objektivlinse, einer Tubuslinse und einer Mikroskopbühne auf eine innere oder äußere optische Grenzfläche eines Objekts, das die Schritte umfaßt: Erzeugen eines kollimierten Lichtstrahls, Einkoppeln des kollimierten Lichtstrahls in die Optik des Mikroskops in der Weise, daß der kollimierte Lichtstrahl schräg auf die Tubuslinse des Mikroskops fällt, Detektieren der Position des von mindestens einer ersten inneren oder äußeren optischen Grenzfläche eines Objekts reflektierten, aus der Tubuslinse austretenden Lichtstrahls und Erzeugen eines die Position kennzeichnenden ersten Signals, Bestimmen des Abstands zwischen einer Referenzebene und der ersten Grenzfläche in Betrag und Richtung anhand des ersten Signals, und Bewegen der Mikroskopbühne oder der Objektivlinse zum Minimieren des Abstands.Furthermore, the present delivers Invention a method for autofocusing a microscope with an objective lens, a tube lens and a microscope stage an inner or outer optical interface an object comprising the steps of: creating a collimated one Light beam, coupling the collimated light beam into the optics of the microscope in such a way that the collimated beam of light at an angle falls on the tube lens of the microscope, detecting the position that of at least a first inner or outer optical interface of a Object reflected light beam emerging from the tube lens and generating a first signal identifying the position, Determine the distance between a reference plane and the first interface in amount and direction based on the first signal, and moving the microscope stage or the objective lens to minimize the distance.

Günstigerweise wird dabei eine Laserlichtquelle verwendet.conveniently, a laser light source is used.

Vorteilhafterweise wird der kollimierten Lichtstrahl schräg zur optischen Achse der Tubuslinse, aber mittig durch die hintere Brennebene der Tubuslinse fallen gelassen.The collimated light beam advantageously becomes oblique to the optical axis of the tube lens, but dropped in the middle through the back focal plane of the tube lens.

Eine besondere Ausführungsform des Verfahrens ist gekennzeichnet durch zusätzliches Detektieren einer zweiten Position des von einer zweiten inneren oder äußeren optischen Grenzfläche eines Objekts reflektierten, aus der Tubuslinse austretenden Lichtstrahls und Erzeugen eines die zweite Position kennzeichnenden zweiten Signals.A special embodiment of the method is characterized by additional detection of a second position of a second inner or outer optical interface of an object reflected light beam emerging from the tube lens and generating a second signal indicative of the second position.

Eine weitere besondere Ausführungsform der Erfindung ist gekennzeichnet durch zusätzliches Bestimmen des Abstands zwischen einer Referenzebene und der zweiten Grenzfläche in Betrag und Richtung anhand des zweiten Signals.Another special embodiment of the Invention is characterized by additional determination of the distance between a reference plane and the second interface in amount and direction based on the second signal.

Eine weitere besondere Ausführungsform der Erfindung ist gekennzeichnet durch Bestimmen des Abstands zwischen der ersten Grenzfläche und der zweiten Grenzfläche anhand der ersten und zweiten Signale.Another special embodiment of the Invention is characterized by determining the distance between the first interface and the second interface based on the first and second signals.

Günstigerweise wird der Abstand zwischen der ersten Grenzfläche und der zweiten Grenzfläche anhand des Abstands zwischen der ersten und zweiten Position bestimmt.conveniently, the distance between the first interface and the second interface is calculated of the distance between the first and second positions.

Weiterhin kann vorgesehen sein, daß als Referenzebene die in der Brennebene der Objektivlinse befindichen, der Objektivlinse zugewandte Oberfläche des Objekts verwendet wird.Furthermore, it can be provided that as a reference plane those in the focal plane of the objective lens, the objective lens facing surface of the object is used.

Prinzipiell kann als Referenzebene z. B. auch jede in der Brennebene der Objektivlinse befindliche, zwischen der der Objetivlinse zugewandte und der von der Objektivlinse abgewandten Oberfläche des Objektes gewählte Ebene dienen.In principle it can be used as a reference plane z. B. also any located in the focal plane of the objective lens between that facing the objective lens and that of the objective lens facing surface of the object selected Serve level.

Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, daß als Objekt ein Deckglas verwendet wird. Wenn dann die von der Objektivlinse abgewandte Seite des Deckglases verwendet wird, so wird damit selbst bei Variation der Dicke des Deckglases immer auf das unter dem Deckglas befindliche Beobachtungsobjekt (die Probe) fokussiert.In particular, can be provided be that as Object a cover slip is used. If so then from the objective lens opposite side of the cover slip is used, so it is itself if the thickness of the cover slip varies, always on that under the cover slip located observation object (the sample) focused.

Günstigerweise wird vorab eine Kalibrierung zur Herstellung einer Beziehung zwischen der ersten Position und dem Abstand zwischen der Referenzebene und der ersten Oberfläche vorgenommen.conveniently, calibration in advance to establish a relationship between the first position and the distance between the reference plane and the first surface performed.

Vorteilhafterweise wird vorab eine Kalibrierung zur Herstellung einer Beziehung zwischen der zweiten Position und dem Abstand zwischen der Referenzebene und der zweiten Grenzfläche vorgenommen.Advantageously, a Calibration to establish a relationship between the second Position and distance between the reference plane and the second interface performed.

Weiterhin schlägt die vorliegende Erfindung die Verwendung eines Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 zum Bestimmen eines Oberflächenprofils eines, insbesondere metallischen, Objekts mittels einer Rasterung des Objekts vor. Grundsätzlich ist dafür jedes Objekt geeignet, das ein für den Detektor ausreichendes Maß an Reflexion bietet.Furthermore, the present invention proposes Use of a method according to claim 1 or 2 for determining of a surface profile one, in particular metallic, object by means of a raster of the object. in principle is for that any object suitable for a sufficient level of the detector Offers reflection.

Außerdem wird die Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12 zum Bestimmen eines Oberflächenprofils eines, insbesondere metallischen, Objekts mittels einer Rasterung des Objekts vorgeschlagen. Grundsätzlich ist dafür jedes Objekt geeignet, das ein für den Detektor ausreichendes Maß an Reflexion bietet.It also uses a device according to claim 11 or 12 for determining a surface profile one, in particular metallic, object by means of a raster of the object proposed. Basically everyone is for it Object suitable, the one for sufficient level of the detector Offers reflection.

Ferner schlägt die Erfindung die Verwendung eines Verfahrens nach Anspruch 5 oder 6 und die Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16 zum Bestimmen der Dicke eines transparenten oder durchscheinenden Objekts vor.The invention further proposes the use a method according to claim 5 or 6 and the use of a Apparatus according to claim 15 or 16 for determining the thickness of a transparent or translucent object.

Schließlich liefert die Erfindung die Verwendung eines Verfahrens nach Anspruch 5 oder 6 und die Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16 zur Schichtdickenbestimmung eines mehrschichtigen transparenten oder durchscheinenden Objekts. Dazu können die Reflexionen an den jeweiligen optischen Grenzflächen ausgewertet werden.Finally, the invention provides the use of a method according to claim 5 or 6 and the use a device according to claim 15 or 16 for determining the layer thickness a multi-layered transparent or translucent object. You can do this the reflections at the respective optical interfaces are evaluated become.

Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß durch Verwendung einer einfachen Anordnung und einer einzigen kurzen Messung schnell Informationen über den Betrag und die Richtung des Abstands zwischen einer Referenzebene und einer inneren oder äußeren Grenzfläche eines Objekts erzielbar sind. Für die Autofokussierung eines Mikroskops weist dies den Vorteil auf, daß sofort klar ist, ob, in welchem Umfang und in welcher Richtung eine Relativbewegung zwischen einer Mikroskopbühne und einer Objektivlinse erforderlich ist. Da während dieser Bewegung nicht noch einmal gemessen werden muß, kann die Lichtquelle der Autofokussiereinrichtung sofort ausgeschaltet werden.The invention is surprising Understanding that through Using a simple arrangement and a single short measurement quick information about the amount and direction of the distance between a reference plane and an inner or outer interface of one Object can be achieved. For the autofocusing of a microscope has the advantage that immediately it is clear whether, to what extent and in which direction a relative movement between a microscope stage and an objective lens is required. Because not during this movement must be measured again the light source of the autofocusing device can be switched off immediately become.

Da eine von der Beleuchtungsquelle des Mikroskops separate Lichtquelle verwendet wird, wird die Probe, insbesondere wenn die Lichtquelle eine Infrarot-Lichtquelle ist, nicht während des Fokussierens beeinträchtigt. Dies ermöglicht natürlich auch ein selbstständiges Autofokus-Modul, das an zahlreiche unterschiedliche Mikroskope angekoppelt werden kann.Because one from the lighting source of the microscope separate light source is used, the sample, especially if the light source is an infrared light source, not during impaired focusing. this makes possible Naturally also an independent one Autofocus module, which is coupled to numerous different microscopes can be.

Wenn gemäß einer besonderen Ausführungsform das von der Vorder- und Rückseite eines Deckglases reflektierte Licht detektiert wird, kann je nach Anwendungsfall auf die Vorder- bzw. Rückseite fokussiert werden.If according to a particular embodiment that of the front and back of a cover glass reflected light can be detected depending on Use case on the front or Focused back become.

Eine Drift- bzw. Fehlausrichtung kann durch eine Anfangskalibrierung, z. B. mittels einer Software Autofokus, kompensiert werden.A drift or misalignment can by an initial calibration, e.g. B. using software autofocus, be compensated.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel anhand der schematischen Zeichnungen im einzelnen erläutert ist. Dabei zeigt:Other features and advantages of Invention result from the claims and the following Description in which an embodiment is explained in detail with reference to the schematic drawings. It shows:

1 eine schematische Darstellung eines Autofokus-Moduls gemäß . einer besonderen Ausführungsform der Erfindung; 1 a schematic representation of an autofocus module according to. a particular embodiment of the invention;

2 den Strahlengang bei Fokussierung auf die Vorderseite und Rückseite eines transparenten Deckglases; und 2 the beam path when focusing on the front and back of a transparent cover glass; and

3 Meßkurvenverläufe. 3 Meßkurvenverläufe.

Wie sich aus der 1 ergibt, umfaßt ein Autofokus-Modul für ein Mikroskop mit einer Objektivlinse 10, einer Tubuslinse 12 und einer Mikroskopbühne 14, eine Laserlichtquelle 16, die einen kollimierten Lichtstrahl 18 liefert. Der Lichtstrahl 18 wird durch ein Mittel (nicht gezeigt) zum Einkoppeln in der Weise in die Optik des Mikroskops eingekoppelt, daß er schräg auf die Tubuslinse 12 trifft. Weiterhin umfaßt das Autofokus-Modul einen PSD (Position Sensitive Detector) 20, dem ein Chopperrad 22 vorgeschaltet ist.How from the 1 gives an Au Focus module for a microscope with an objective lens 10 , a tube lens 12 and a microscope stage 14 , a laser light source 16 that have a collimated beam of light 18 supplies. The beam of light 18 is coupled into the optics of the microscope by a means (not shown) for coupling in such a way that it is inclined on the tube lens 12 meets. The autofocus module also includes a PSD (Position Sensitive Detector) 20 , a chopper bike 22 is connected upstream.

Auf der Mikroskopbühne 14 ist ein transparentes Deckglas 24 mit einer der Objektivlinse 10 zugewandten Oberfläche (nachfolgend Vorderseite 26 genannt) und einer von der Objektivlinse 10 abgewandten Oberfläche (nachfolgend Rückseite 28 genannt) angeordnet, auf dessen Rückseite 28 ein Beobachtungsobjekt 30 angeordnet ist.On the microscope stage 14 is a transparent cover glass 24 with one of the objective lens 10 facing surface (hereinafter the front 26 called) and one from the objective lens 10 facing away surface (hereinafter back 28 called) arranged on the back 28 an observation object 30 is arranged.

Der Strahlengang sind nun wie folgt aus:The beam path are now as follows out:

Trifft der kollimierte Lichtstrahl 18 auf die Tubuslinse 12, wird er bei der üblichen telezentrischen Anordnung von Objektivlinse 10 und Tubuslinse 12 (der Abstand von 10 und 12 ist gleich der Summe der beiden Brennweiten) in der hinteren Brennebene 32 der Objektivlinse 10 fokussiert (siehe 2). Trifft der kollimierte Lichtstrahl 18 schräg zur optischen Achse 36, aber mittig durch die hintere Brennebene 37 der Tubuslinse 12, so liegt der Brennpunkt 34 des Lichtstrahls 18 seitlich versetzt von der optischen Achse 36. Der Einfallswinkel des Lichtstrahls 18 ist dabei so zu wählen, daß der Brennpunkt 34 noch in die Objektivlinse 10 fällt und diese ungestört durchlaufen kann. Der Brennpunkt 34 ist etwas von der optischen Achse 36 versetzt, so daß der aus der Objektivlinse 10 austretende Strahl wieder schräg verläuft. Er trifft auf die Vorderseite 26 des Deckglases 24 und wird in die Objektivlinse 10 zurückreflektiert. Hinter der Tubuslinse 12 ist der reflektierte Lichtstrahl 38 wieder kollimiert und trifft er je nach Stellung des Chopperrads 22 auf den PSD 20.Hits the collimated light beam 18 on the tube lens 12 , it becomes with the usual telecentric arrangement of objective lens 10 and tube lens 12 (the distance between 10 and 12 is equal to the sum of the two focal lengths) in the rear focal plane 32 the objective lens 10 focused (see 2 ). Hits the collimated light beam 18 at an angle to the optical axis 36 , but in the middle through the rear focal plane 37 the tube lens 12 is the focus 34 of the light beam 18 laterally offset from the optical axis 36 , The angle of incidence of the light beam 18 is to be chosen so that the focal point 34 still in the objective lens 10 falls and can go through it undisturbed. The focus 34 is something of the optical axis 36 offset so that from the objective lens 10 emerging beam runs obliquely again. He hits the front 26 of the cover slip 24 and gets into the objective lens 10 reflected back. Behind the tube lens 12 is the reflected light beam 38 collimates again and hits it depending on the position of the chopper wheel 22 on the PSD 20 ,

Da die Vorderseite 26 des Deckglases 24 einen Teil des Lichtstrahls 18 hindurchläßt, ergibt sich eine zweite Reflexion an der Rückseite 28 des Deckglases 24. Dieser reflektierte Lichtstrahl 39 gelangt auch in die Objektivlinse 10 und Tubuslinse 12 und nachfolgend auf den PSD 20. Somit resultieren zwei Lichtflecken auf dem PSD 20, die räumlich voneinander getrennt sind. Wenn lediglich auf die Vorderseite 26 oder lediglich auf die Rückseite 28 fokussiert werden soll, so reicht die Detektion der Lage des zugehörigen Lichtflecks aus. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird jedoch die Lage beider Lichtflecke detektiert, so daß die Lagen der Vorder- und Rückseiten 26 und 28 des Deckglases 24 bestimmt werden. Ändert sich die Dicke des Deckglases, so ändert sich der Abstand der Lichtflecken auf dem PSD 20. Dies kann dazu ausgenutzt werden, die Qualität des Deckglases zu überprüfen.Because the front 26 of the cover slip 24 part of the light beam 18 lets through, there is a second reflection on the back 28 of the cover slip 24 , This reflected beam of light 39 also gets into the objective lens 10 and tube lens 12 and subsequently on the PSD 20 , This results in two light spots on the PSD 20 that are spatially separated from each other. If only on the front 26 or just on the back 28 should be focused, the detection of the position of the associated light spot is sufficient. In the present embodiment, however, the position of both light spots is detected, so that the positions of the front and back sides 26 and 28 of the cover slip 24 be determined. If the thickness of the cover slip changes, the distance between the light spots on the PSD changes 20 , This can be used to check the quality of the cover slip.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Lagen beider Lichtflecke detektiert und wird für die Autofokussierung auf die Rückseite 28 des Deckglases 24 abgestellt, da sich dort das Beobachtungsobjekt 30 befindet und somit eine variierende Dicke des Deckglases 24 keinen Einfluß auf die Fokussierung hat.In the present exemplary embodiment, the positions of both light spots are detected and used for autofocusing on the back 28 of the cover slip 24 turned off, because there is the observation object 30 located and thus a varying thickness of the cover slip 24 has no influence on the focus.

Der PSD 20 erfaßt stets nur die Lage eines Lichtflecks auf der Detektoroberfläche. Bei zwei Lichtflecken repräsentiert das Signal des PSD die Lage des gewichteten Mittelpunkts. Das Chopperrad 22 ist so geschlitzt, daß immer mindestens ein Lichtfleck auf den PSD 20 fällt.The PSD 20 only detects the position of a light spot on the detector surface. If there are two light spots, the signal from the PSD represents the position of the weighted center. The chopper wheel 22 is slotted so that there is always at least one light spot on the PSD 20 falls.

Beispiele für die Signale, die der PSD 20 liefert, sind in der 3 dargestellt. Die obere Kurve in der 3 zeigt den zeitlichen Verlauf der einfallenden Lichtintensität (x-Achse: Zeit; y-Achse: Lichtintensität). Die untere Kurve in der 3 zeigt den zeitlichen Verlauf der Position (x-Achse: Zeit; y-Achse: Position).Examples of the signals that the PSD 20 supplies are in the 3 shown. The upper curve in the 3 shows the temporal course of the incident light intensity (x-axis: time; y-axis: light intensity). The lower curve in the 3 shows the temporal course of the position (x-axis: time; y-axis: position).

Die untere Kurve zeigt drei Niveaus, die dem ersten Lichtfleck, erstem plus zweitem Lichtflecken und dem zweiten Lichtfleck entsprechen. Die Lage dieser Niveaus läßt sich z. B. durch eine analoge Schaltung oder mittels eines Computers ermitteln, woraus sich die Lage der Vorderseite 26 und Rückseite 28 des Deckglases 24 bestimmen läßt. Bei Durchführung einer Relativbewegung zwischen der Mikroskopbühne 14 und der Objektivlinse 10 entlang der optischen Achse 36 bewegt sich die Intensitätskurve nach oben oder nach unten. Ändert sich die Dicke des Deckglases 24, so verschieben sich die Niveaus der unteren Kurve.The lower curve shows three levels, which correspond to the first light spot, the first plus second light spot and the second light spot. The location of these levels can be z. B. by an analog circuit or using a computer to determine what the location of the front 26 and back 28 of the cover slip 24 lets determine. When performing a relative movement between the microscope stage 14 and the objective lens 10 along the optical axis 36 the intensity curve moves up or down. The thickness of the cover slip changes 24 , the levels of the lower curve shift.

Eine Anfangskalibrierung besteht nun aus einem manuellen Fokussieren oder Fokussieren mit Hilfe eines softwarebasierten Autofokus. Die Lage des von der Rückseite 28 des Deckglases 24 stammenden Lichtflecks wird erfaßt und nachfolgend wird der PSD 20 „genullt". Aus der Abweichung des Lichtflecks aus dieser Anfangslage kann im folgenden Betrieb stets das Ausmaß der Fokussierung ermittelt und die Lage des Beobachtungsobjekts 30 sofort korrigiert werden.An initial calibration now consists of manual focusing or focusing using software-based auto focus. The location of the from the back 28 of the cover slip 24 originating light spot is detected and subsequently the PSD 20 In the following operation, the extent of the focusing and the position of the object under observation can always be determined from the deviation of the light spot from this initial position 30 be corrected immediately.

Zur Bestimmung eines Oberflächenprofils eines metallischen Objekts wird der an der Vorderseite des metallischen Objekts reflektierte Lichtstrahl verwendet, indem aus der Abweichung der Vorderseite vom Fokus auf die Oberflächenbeschaffenheit geschlossen wird. Dazu könnte eine eigenständige Vorrichtung verwendet werden.To determine a surface profile of a metallic object is the one on the front of the metallic Object reflected light beam used by the deviation the front is closed by the focus on the surface texture becomes. Could do that an independent Device can be used.

Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.In the present description, in the drawings and in the claims disclosed features of Invention can both individually and in any combination for the realization of the invention in its various embodiments.

1010: Objektivlinseobjective lens
1212: Tubuslinsetube lens
1414: Mikroskopbühnemicroscope stage
1616: LaserlichtquelleLaser light source
1818: Lichtstrahlbeam of light
2020: PSDPSD
2222: Chopperradchopper
2424: Deckglascover glass
2626: Vorderseitefront
2828: Rückseiteback
3030: Beobachtungsobjektobservation object
3232: hintere Brennebene der Objektivlinse 10rear Focal plane of the objective lens 10
3434: Brennpunktfocus
3636: optische Achseoptical axis
3737: hintere Brennebene der Tubuslinse 12rear Focal plane of the tube lens 12
3838: reflektierter Lichtstrahlreflected beam of light
3939: reflektierter Lichtstrahlreflected beam of light

Claims

Method for determining the distance between a reference plane and an inner or outer optical interface of a Object that includes the steps: - Produce a collimated beam of light, - Coupling the collimated Beam of light into an imaging optic that looks like a microscope is composed of an objective lens and a tube lens in which Way that the collimated light beam at an angle the tube lens falls, - Detect the position of a from a first inner or outer interface Reflected light beam emerging from the tube lens and Generating a first signal identifying the position, and - Determine of the distance between a reference plane and the first interface in magnitude and direction based on the first signal.

A method according to claim 1, characterized in that a Laser light source is used.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that that the collimated beam of light at an angle to the optical axis of the tube lens, but in the middle through the rear one Focal plane of the tube lens is dropped.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized through additional Detect at least a second position of at least one second inner or outer optical interface of a Object reflected light beam emerging from the tube lens and generating a second signal indicative of the second position.

A method according to claim 4, characterized by additional Determine at least the distance between the reference plane and the second interface in amount and direction based on the second signal.

A method according to claim 5, characterized by determining at least the distance between the first interface and the second interface based on the first and second signals.

A method according to claim 6, characterized in that the Distance between the first interface and the second interface based on the Distance between the first and second position is determined.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized that as Reference plane the focal plane of the objective lens surface of the object facing the objective lens is used.

Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that that as Reference plane the focal plane of the objective lens surface of the object facing away from the objective lens is used.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized that in advance a calibration to establish a relationship between the first Position and distance between the reference plane and the first interface is made.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized that in advance a calibration to establish a relationship between the second Position and distance between the reference plane and the second interface is made.

Apparatus for determining the distance between a reference plane and an inner or outer optical interface of an object, comprising: - a means for generating a collimated light beam, - imaging optics which, like a microscope, is composed of an objective lens and a tube lens, - a Means for coupling the collimated light beam into the optics of a microscope in such a way that the collimated light beam strikes the tube lens obliquely, - a position-sensitive detection means for detecting the position of the tube lens reflected from at least a first inner or outer optical interface of an object emerging light beam and generating a the positi on characterizing the first signal, and - a means for determining the distance between a reference plane and the first interface in magnitude and direction based on the first signal from the detection means.

Device according to claim 12, characterized in that this Means for generating a collimated light beam a laser light source includes.

Device according to claim 12 or 13, characterized in that that this Means for coupling the collimated light beam designed in this way is that the collimated beam of light at an angle to the optical axis of the tube lens, but in the middle through the rear one Focal plane of the tube lens falls.

Device according to one of claims 12 to 14, characterized in that that this Detection means additionally for detecting a second position of a second inner one or outer optical interface of an object reflected light beam emerging from the tube lens and generating a second signal indicative of the second position is designed.

Apparatus according to claim 15, characterized in that this Means for determining the distance between the reference plane and the first interface additionally to determine the distance between the reference plane and the second interface in amount and direction based on the second signal of the detection means is.

Device according to claim 15 or 16, characterized in that the existence Means for determining the distance between the first interface and the second interface based on the first and second provided by the detection means Signals is provided.

Apparatus according to claim 17, characterized in that this Means for determining the distance between the first interface and the second interface is designed to measure the distance based on the distance between the first and determine the second position.

Device according to one of claims 12 to 18, characterized in that that this Detection means comprises a PSD (Position Sensitive Detector).

Device according to claim 19, characterized in that this Detection means additionally Chopperrad includes.

Device according to one of claims 12 to 18, characterized in that that this Detection means comprises a line scan camera.

Device according to one of claims 12 to 18, characterized in that that this Detection means comprises a movable photodiode.

Autofocus module for a microscope with an objective lens ( 10 ), a tube lens ( 12 ) and a microscope stage ( 14 ), comprising: - a means for generating a collimated light beam ( 18 ), - a means for coupling the collimated light beam ( 18 ) into the optics of a microscope in such a way that the collimated light beam ( 18 ) diagonally on the tube lens ( 12 ) of the microscope, - a position-sensitive detection means for detecting the position of the tube lens () reflected from at least a first inner or outer optical interface of an object ( 12 ) emerging light beam ( 38 ) and generating a first signal characterizing the position, - a means for determining the distance and distance between a reference plane and the first interface based on the first signal from the detection means, and - a means for moving the microscope stage ( 14 ) or the objective lens ( 10 ) to minimize the distance between the reference plane and the first interface.

Autofocus module according to claim 23, characterized in that the means for generating a collimated light beam ( 18 ) a laser light source ( 16 ) includes.

Autofocus module according to claim 22 or 23, characterized in that the means for coupling the collimated light beam ( 18 ) is designed so that the collimated light beam ( 18 ) oblique to the optical axis ( 36 ) the tube lens ( 12 ), but in the middle through the rear focal plane ( 37 ) the tube lens ( 12 ) falls.

Autofocus module according to one of claims 23 to 25, characterized in that the detection means, in addition to detecting a second position of the reflected from a second inner or outer optical interface of an object, from the tube lens ( 12 ) emerging light beam ( 39 ) and generating a second signal characterizing the second position.

Autofocus module according to one of claims 23 to 26, characterized in that the Means for determining the distance between the reference plane and the first interface in addition to Determine the distance between the reference plane and the second interface in amount and direction based on the second signal of the detection means is designed.

Autofocus module according to claim 26 or 27, characterized in that a means for determining the distance between the first interface and the second interface is provided on the basis of the first and second signals supplied by the detection means.

Autofocus module according to claim 28, characterized in that this Means for determining the distance between the first interface and the second interface is designed to measure the distance based on the distance between the first and determine the second position.

Autofocus module according to one of Claims 23 to 29, characterized in that the detection means comprises a PSD (Position Sensitive Detector) ( 20 ) includes.

Autofocus module according to Claim 30, characterized in that the detection means additionally comprises a chopper wheel ( 22 ) includes.

Autofocus module according to one of claims 23 to 29, characterized in that the Detection means comprises a line scan camera.

Autofocus module according to one of claims 23 to 29, characterized in that the Detection means comprises a movable photodiode.

Microscope with - an objective lens, - one tube lens, - one Light source for illuminating an observation object, - one Microscope Stage, and - one Autofocus facility characterized in that the autofocus device comprising: - a means to generate a collimated light beam, - a means for coupling the collimated light beam into the optics of a Microscope in such a way that the collimated beam of light at an angle falls on the tube lens of the microscope, - a position sensitive Detection means for detecting the position of the at least a first inner or outer optical Interface of a Object reflected light beam emerging from the tube lens and generating a first signal identifying the position, - a means to determine the distance between a reference plane and the first interface in amount and direction based on the first signal from the detection means, and - on Means for moving the microscope stage or the objective lens to minimize the distance between the reference plane and the first Surface.

Microscope according to claim 34, characterized in that this Means for generating a collimated light beam a laser light source includes.

Microscope according to claim 34 or 35, characterized in that this Means for coupling the collimated light beam designed in this way is that the collimated beam of light at an angle to the optical axis of the tube lens, but in the middle through the rear one Focal plane of the tube lens falls.

Microscope according to one of claims 34 to 36, characterized in that this Detection means additionally for detecting a second position of a second inner one or outer optical interface of an object reflected light beam emerging from the tube lens and generating a second signal indicative of the second position is designed.

Microscope according to claim 37, characterized in that this Means for determining the distance between the reference plane and the first interface additionally to determine the distance between the reference plane and the second interface in amount and direction based on the second signal of the detection means is.

Microscope according to claim 37 or 38, characterized in the existence Means for determining the distance between the first interface and the second interface based on the first and second provided by the detection means Signals is provided.

Microscope according to claim 39, characterized in that this Means for determining the distance between the first interface and the second interface is designed to measure the distance based on the distance between the first and determine the second position.

Microscope according to one of claims 34 to 40, characterized in that that this Detection means comprises a PSD (Position Sensitive Detector).

Microscope according to claim 41, characterized in that this Detection means additionally Chopperrad includes.

Microscope according to one of claims 34 to 40, characterized in that that this Detection means comprises a line scan camera.

Microscope according to one of claims 34 to 40, characterized in that that this Detection means comprises a movable photodiode.

Microscope according to one of claims 34 to 44, characterized in that the autofocus on direction is designed as a detachable coupled module.

Method for autofocusing a microscope with an objective lens, a tube lens and a microscope stage an inner or outer optical interface of an object comprising the steps: - Generate a collimated Light beam - coupling of the collimated light beam into the optics of the microscope in the Way that the collimated beam of light at an angle falls on the tube lens of the microscope, - Detect the position that of at least a first inner or outer optical interface of a Object reflected light beam emerging from the tube lens and generating a first signal identifying the position, - Determine of the distance between a reference plane and the first interface in magnitude and direction based on the first signal, and - move the microscope stage or the objective lens to minimize the distance between the Reference plane and the first interface.

A method according to claim 46, characterized in that a Laser light source is used.

A method according to claim 46 or 47, characterized in that that the collimated beam of light at an angle to the optical axis of the tube lens, but in the middle through the rear one Focal plane of the tube lens is dropped.

Method according to one of claims 46 to 48, characterized through additional Detect a second position from a second inner or outer optical interface of an object reflected light beam emerging from the tube lens and generating a second signal indicative of the second position.

A method according to claim 49, characterized by additional Determine the distance between one reference plane and the second interface in amount and direction based on the second signal.

A method according to claim 50, characterized by Determine the distance between the first interface and the second interface based on the first and second signals.

Method according to claim 50 or 51, characterized in that that the Distance between the first interface and the second interface based on of the distance between the first and second positions is determined.

Method according to one of claims 46 to 52, characterized in that that as Reference plane is the one in the focal plane of the objective lens Objective lens facing surface of the object is used.

Method according to one of claims 46 to 52, characterized in that that as Reference plane is the one in the focal plane of the objective lens surface of the object facing away from the objective lens is used.

Method according to one of claims 46 to 52, characterized in that that as Object a cover slip is used.

Method according to one of claims 46 to 55, characterized in that that in advance a calibration to establish a relationship between the first Position and distance between the reference plane and the first interface is made.

Method according to one of claims 46 to 56, characterized in that that in advance a calibration to establish a relationship between the second Position and distance between the reference plane and the second interface is made.

Use of a method according to one of claims 1 to 3 for determining a surface profile one, in particular metallic, object by means of a raster of the object.

Use of a device according to one of claims 12 to 14 for determining a surface profile one, in particular metallic, object by means of a raster of the object.

Use of a method according to claim 6 or 7 to determine the thickness of a transparent or translucent Object.

Use of a device according to claim 17 or 18 for determining the thickness of a transparent or translucent Object.

Use of a method according to claim 6 or 7 for determining the layer thickness of a multilayer transparent or translucent object.

Use of a device according to claim 17 or 18 for determining the layer thickness of a multilayer transparent or translucent object.