(57)【要約】      （修正有）【課題】顕微鏡の試料ステージの設定精度を向上させる方法を提供する。【解決手段】顕微鏡を操作するための方法であって、多数の角度可変照明ジオメトリ３０１、３０２において少なくとも１つの画像データセットを取り込むことと、事前の知見を表す制御データに基づき、少なくとも１つの画像データセットにおいて、干渉構造から検査対象物４９９の再現１０３２、１０３３を分離することと、分離に基づき、少なくとも１つの画像データセットにおいて、角度可変照明ジオメトリの変化に関連して変化する構成要素を、検査対象物の対象物シフトとして認識することと、対象物シフトに基づき、検査対象物の焦点はずれ位置を判定することと、焦点はずれ位置に基づき、顕微鏡の試料ステージのＺ位置を設定すること、とを備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
顕微鏡（１００）を操作するための方法であって、
−  多数の角度可変照明ジオメトリ（３００〜３０２）において少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）を取り込むことと、
−  事前の知見を表す制御データに基づき、
前記少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）において、干渉構造（４９２、４９３）から検査対象物（４９９）の再現（１０３２、１０３３）を分離することと、
−  前記分離に基づき、
前記少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）において、前記角度可変照明ジオメトリの変化に関連して変化する構成要素を、前記検査対象物（４９９）の対象物シフト（１０３４）として認識することと、
−  前記対象物シフト（１０３４）に基づき、
前記検査対象物（４９９）の焦点はずれ位置を判定することと、
−  前記焦点はずれ位置に基づき、
前記顕微鏡（１００）の試料ステージ（１１３）のＺ位置（５０１、５０２）を設定することとを備える方法。
【請求項２】
前記事前の知見が、前記少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）における前記対象物シフト（１０３４）の少なくとも１つの方向（４７１〜４７５）を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
−  前記少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）の相関（４５０、４５０Ａ）を実行することと、
−  前記対象物シフト（１０３４）の前記少なくとも１つの方向（４７１〜４７５）に対応する前記相関（４５０、４５０Ａ）のデータポイントを選択することであって、
前記対象物シフト（１０３４）が、前記選択されたデータポイントに基づいて認識される、選択することとをさらに備える、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
−  前記少なくとも１つの方向（４７１〜４７５）のうち第１の方向（４７１〜４７５）に対応する、前記相関（４５０、４５０Ａ）の第１のデータポイントを選択することと、
−  前記少なくとも１つの方向（４７１〜４７５）のうち第２の方向（４７１〜４７５）に対応する、前記相関（４５０、４５０Ａ）の第２のデータポイントを選択することと、
−  前記第１のデータポイントと前記第２のデータポイントを重ね合わせることであって、前記対象物シフト（１０３４）が、前記選択されて重ね合わされたデータポイントに基づいて認識される、重ね合わせることとをさらに備える、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
−  前記顕微鏡（１００）の照明モジュール（１１１）の光源（１２１、１２１−１、１２１−２、１２１Ａ、１２１Ｂ）の相対的な位置決めに基づいて前記対象物シフト（１０３４）の前記少なくとも１つの方向（４７１〜４７５）を判定することであって、前記光源が多数の角度可変照明ジオメトリ（３００〜３０２）に関連づけられている、判定することをさらに備える、請求項２から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記事前の知見が前記対象物シフト（１０３４）の探索領域（４５６、４５７、４５９）を備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記多数の可変角度照明ジオメトリ（３００〜３０２）において前記少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）を取り込むことと、これに関連して前記Ｚ位置（５０１、５０２）を設定することとが、多数の繰返し（９０１０）にわたって繰り返し実行され、前記事前の知見が、前記繰返し（９０１０）の関数としての前記探索領域（４５６、４５７、４５９）を備える、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記事前の知見が、前記顕微鏡（１００）の撮像光学ユニット（１１３）の異なる被写界深度範囲に関する前記探索領域（４５６、４５７、４５９）を備える、請求項６または７に記載の方法。
【請求項９】
前記事前の知見が、前記干渉構造（４９２、４９３）の再現位置と、前記少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）における前記検査対象物（４９９）の再現位置とのうちの少なくとも１つを備える、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
−  前記干渉構造（４９２、４９３）の前記再現位置に依拠して、前記少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）にタイリング（４０５、４０６）を適用することと、
−  前記干渉構造（４９２、４９３）を含有する前記タイリング（４０５、４０６）の画像データセットタイルにおいて、前記少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）の評価を抑制することとをさらに備える、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記事前の知見が、前記干渉構造（４９２、４９３）のコントラストと、前記少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）における前記検査対象物（４９９）の前記再現（１０３２、１０３３）のコントラストとのうちの少なくとも１つを備える、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
−  前記少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）の相関（４５０、４５０Ａ）を実行することと、
−  前記相関（４５０、４５０Ａ）における少なくとも１つの相関最大値（４６１〜４６３、４６９）を認識することと、
−  前記干渉構造（４９２、４９３）の前記コントラストに基づき、
前記少なくとも１つの相関最大値（４６１〜４６３、４６９）を棄却することとをさらに備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記事前の知見が、前記検査対象物（４９９）の実空間における周期性（４９９Ａ、４９９Ｂ）を備える、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
−  前記顕微鏡（１００）のユーザインターフェース、または前記少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）に対して作用する訓練された分類器のうちの少なくとも１つから前記制御データを受け取ることをさらに備える、請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
顕微鏡（１００）を操作するための方法であって、
−  多数の角度可変照明ジオメトリ（３００〜３０２）において少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）を取り込むことと、
−  前記顕微鏡（１００）の試料ステージ（１１３）の多数のＺ位置において多数の基準画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）を取り込むことと、
−  Ｚ位置（５０１、５０２）の変化に対して静止している、前記多数の基準画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）における構成要素を、干渉構造（４９２、４９３）として認識することと、
−  前記少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）において、前記認識された干渉構造（４９２、４９３）から検査対象物（４９９）の再現（１０３２、１０３３）を分離することと、
−  前記分離に基づき、前記少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）において、前記角度可変照明ジオメトリの変化に関連して変化する構成要素を、前記検査対象物（４９９）の対象物シフト（１０３４）として認識することと、
−  前記対象物シフト（１０３４）に基づき、前記検査対象物（４９９）の焦点はずれ位置を判定することと、
−  前記焦点はずれ位置に基づき、前記顕微鏡（１００）の試料ステージ（１１３）のＺ位置（５０１、５０２）を設定することとを備える方法。
【請求項１６】
−  前記少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）の相関（４５０、４５０Ａ）を実行することと、
−  前記多数の基準画像データセットの相関（４５０、４５０Ａ）を実行することと、
−  前記少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）の前記相関（４５０、４５０Ａ）を前記多数の基準画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）の前記相関（４５０、４５０Ａ）と比較することであって、これらの比較に基づいて前記干渉構造（４９２、４９３）が認識される、比較することとをさらに備える、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記多数の角度可変照明ジオメトリ（３００〜３０２）において前記少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）を取り込むことと、これに関連して前記Ｚ位置（５０１、５０２）を設定することとが、多数の繰返し（９０１０）にわたって繰り返し実行され、
前記多数の繰返し（９０１０）の後続の繰返し（９０１０）向けの前記多数の基準画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）が、前記多数の繰返し（９０１０）のうち１つまたは複数の先の繰返し（９０１０）の前記少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）に基づいて取得されたものである、請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項１８】
顕微鏡（１００）を操作するための方法であって、
多数の繰返し（９０１０）のうちそれぞれの繰返し（９０１０）について、
−  多数の角度可変照明ジオメトリ（３００〜３０２）において少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）を取り込むことと、
−  前記少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）において、前記角度可変照明ジオメトリの変化に関連して変化する構成要素を、検査対象物（４９９）の対象物シフト（１０３４）として認識することと、
−  前記対象物シフト（１０３４）に基づき、前記検査対象物（４９９）の焦点はずれ位置を判定することと、
−  前記焦点はずれ位置に基づき、前記顕微鏡（１００）の試料ステージ（１１３）のＺ位置（５０１、５０２）を設定することとを備え、
−  前記多数の繰返し（９０１０）の連続した繰返し（９０１０）の間で前記多数の角度可変照明ジオメトリ（３００〜３０２）を適合させることをさらに備える方法。
【請求項１９】
前記多数の角度可変照明ジオメトリ（３００〜３０２）が、前記対象物シフト（１０３４）の方向（４７１〜４７５）、または前記焦点はずれ位置の単位長当たりの前記対象物シフト（１０３４）の大きさのうちの少なくとも１つを変化させるようなやり方で適合される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
顕微鏡（１００）を操作するための方法であって、
多数の繰返し（９０１０）のうちそれぞれの繰返し（９０１０）について、
−  多数の角度可変照明ジオメトリ（３００〜３０２）において少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）を取り込むことと、
−  前記少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）において、前記角度可変照明ジオメトリの変化に関連して変化する構成要素を、検査対象物（４９９）の対象物シフト（１０３４）として認識することと、
−  前記対象物シフト（１０３４）に基づき、前記検査対象物（４９９）の焦点はずれ位置を判定することと、
−  前記焦点はずれ位置に基づき、前記顕微鏡（１００）の試料ステージ（１１３）のＺ位置（５０１、５０２）を設定することとを備え、
−  前記多数の繰返し（９０１０）のうち２つの繰返し（９０１０）に関して前記認識された対象物シフト（１０３４）に基づき、前記２つの繰返し（９０１０）の間の、前記検査対象物（４９９）の前記焦点はずれ位置における変化を判定することと、
−  前記顕微鏡（１００）の前記試料ステージ（１１３）の制御データに基づき、前記２つの繰返し（９０１０）の間の、前記試料ステージ（１１３）の前記Ｚ位置（５０１、５０２）における変化を判定することと、
−  前記焦点はずれ位置における前記変化を前記Ｚ位置（５０１、５０２）における前記変化と比較することとをさらに備える方法。
【請求項２１】
前記検査対象物（４９９）の前記焦点はずれ位置が、前記顕微鏡（１００）の少なくとも１つの光学系パラメータ（９０１１）に基づいてさらに判定される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
−  前記比較に基づき、前記多数の繰返し（９０１０）のうち１つまたは複数の後続の繰返し（９０１０）に向けて、前記少なくとも１つの光学系パラメータ（９０１１）を自己矛盾なく適合させることをさらに備える、請求項２１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の様々な例は、一般に、多数の角度可変照明ジオメトリにおいて多数の画像データセットを取り込むことと、対応して顕微鏡の試料ステージのＺ位置を設定することとに関するものである。本発明の様々な例は、とりわけ、Ｚ位置の設定精度を向上することに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
検査対象物の角度可変照明は、顕微鏡撮像の範囲内の様々な用途において使用されている。ここで、角度可変照明ジオメトリは検査対象物の照明用に使用され、前記照明ジオメトリは入射角に応じて変化する光度を有する。例として、検査対象物は１つまたは複数の選択された照明角度すなわち照明方向から照明され得る。角度可変照明は、角度選択照明または角度の関数として構築された照明と称されることもある。
【０００３】
角度可変照明は、原理的に大差がある使用の事例と組み合わされ得る。一般的な使用事例には、たとえば試料ステージ上に配置された検査対象物の焦点を合わせるための試料ステージのＺ位置決めがある。そのような方法は、たとえばＤＥ  １０  ２０１４  １０９  ６８７  Ａ１から知られる。
【０００４】
しかしながら、そのような自動焦点の技術に関連して、信頼性および／または正確さには制限があることがしばしば観測された。これは、大抵の場合、検査対象物に加えて取り込まれた画像データセットによって再現される干渉構造によるものである。その上に、これは、コントラストが弱く、吸収が小さく、位相角度偏差が小さい標本であることもある。このように、標本から取得され得る信号には制限がある。次いで、大抵の場合、一方では検査対象物の再現と、他方では干渉構造との間に、分離がないかまたは不十分な分離しかなく、これにより、Ｚ位置を設定するための基礎としての画像データセットにおける対象物シフトの判定が、不可能になるか、うまく行かないか、または精度不足になる。次いで、自動合焦が失敗するかまたは不正確になる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＤＥ  １０  ２０１４  １０９  ６８７  Ａ１
【発明の概要】
【０００６】
したがって、角度可変照明を伴うＺ位置決めのための改善された技術が必要である。とりわけ、高い信頼性および高い正確さを伴うＺ位置決めを容易にする技術が必要である。
【０００７】
この目的は独立請求項の特徴によって実現される。従属請求項の特徴が実施形態を定義する。
【０００８】
顕微鏡を操作するための方法は、少なくとも１つの画像データセットを多数の角度可変照明ジオメトリにおいて取り込むことを備える。この方法は、少なくとも１つの画像データセットにおいて、干渉構造から検査対象物の再現を分離することをさらに備える。ここで、分離することは、事前の知見を表す制御データに基づくものである。この方法は、次いで、角度可変照明ジオメトリにおける変化に関連して変化する画像データセットにおける構成要素を、分離に基づいて認識することをさらに備える。これは、検査対象物の対象物シフトを与える。その上に、この方法は、対象物シフトに基づいて検査対象物の焦点はずれ位置を判定することを備える。この方法は、焦点はずれ位置に基づいて顕微鏡の試料ステージのＺ位置を設定することを備える。
【０００９】
ここで、一般に、Ｚ位置は顕微鏡の光学軸に対して平行な試料ステージの位置決めを表す。水平方向すなわち光学軸に対して垂直な方向は、一般的にはＸ位置およびＹ位置によって記述される。検査対象物の焦点はずれ位置は、Ｚ位置を変化させることによって変化され得る。
【００１０】
ここで、一般に、多数の角度可変照明ジオメトリにおいて少なくとも１つの画像データセットを取り込むための異なる技術が実行され得る。
【００１１】
例として、この方法は、多数の角度可変照明ジオメトリにおいて少なくとも１つの画像データセットを取り込むために、別個に切換え可能な多数の光源を用いて照明モジュールを作動させることを備え得る。次いで、すべての照明ジオメトリが、１つまたは複数の活性化された光源に関連づけられてよい。このことの結果として、異なる照明ジオメトリは、試料ステージ上に配置された検査対象物を照明するための異なる照明角度を備えることができる。別な風に表現すると、光の強さは照明ジオメトリごとに入射角の関数として変化する。
【００１２】
たとえば、さらなる選択肢において調節可能な絞りが使用され、この絞りは、たとえば拡張された光源の前、または光源にマッピングされた面に配置されている。例として、調節可能な絞りは、液晶マトリクスによって、またはＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）装置として形成され得る。
【００１３】
概して、それぞれの角度可変照明ジオメトリについて、検査対象物にわたる強度は一定であり得るはずである。言い換えれば、照明が対象よりも大きい面積をカバーする場合には、角度可変照明ジオメトリは全領域を照明し得る。
【００１４】
この方法は、多数の角度可変照明ジオメトリにおいて少なくとも１つの画像データセットを取り込むために、画像データセットをもたらす検知器を作動させることを備え得る。
【００１５】
少なくとも１つの画像データセットを取り込むことは、少なくとも１つの画像データセットの前処理も既に備え得る。例として、たとえば平均コントラストを差し引くことなどによる正規化が実行され得る。例として、コントラストを増すためにヒストグラムが拡張され得る。
【００１６】
例として、多数の画像データセットが取り込まれ得る。例として、各照明ジオメトリについて、関連する画像データセットが取り込まれ得る。しかしながら、他の例では、各画像データセットにおいて、重ね合わせるやり方で複数の照明ジオメトリが適用され得る。このプロセスでは、たとえば、第１の照明ジオメトリが第１の照明方向に対応し得、第２の照明ジオメトリが第２の照明方向に対応し得、ここで、たとえば、これらの照明ジオメトリが、同時に、すなわち同時期に適用され得る。
【００１７】
概して、本明細書で説明される技術では、画像データセットは、透過光ジオメトリまたは反射光ジオメトリにおいて取り込まれ得る。これは、試料ステージが照明モジュールと検知器の間に配置され得ること（透過光ジオメトリ）、または照明モジュールと検知器が試料ステージの同一の側に配置されること（反射光ジオメトリ）を意味する。
【００１８】
検知器または関連する撮像光学ユニットは、撮像された光の視野領域を検知器の感知可能な面に限定する検知器開口を有し得る。照明ジオメトリが、照明モジュールから検知器開口を通って分散せずに直接通過する照明角度を備える場合、これは明視野撮像に相当する。そうでなければ暗視野撮像が使用される。概して、本明細書で説明される様々な技術において使用される照明ジオメトリは、明視野撮像向けおよび／または暗視野撮像向けに構成され得る。
【００１９】
検査対象物の焦点はずれ位置は、顕微鏡の少なくとも１つの光学系パラメータに基づいてさらに判定され得る。
【００２０】
本明細書で説明される様々な例では、異なる種類およびタイプの干渉構造が考慮に入れられ得る。干渉構造の例は、光反射、陰影妨害、たとえば試料ステージの領域または顕微鏡の撮像光学ユニットの静止領域における汚染の影響、検知器のセンサノイズなどを備える。例として、干渉構造の例は、カメラ上もしくはカメラの近く、または顕微鏡の光学系における試料ステージの界面上にあるダスト粒子の影響を備える。一般的には、そのような干渉構造および他の干渉構造は、多数の画像データセットの画像データセット生成にかなりのコントラストを伴って寄与する。これにより、検査対象物の状況において、物理的情報項目を評価するのがより困難になる。しかしながら、本明細書で説明される技術により、検査対象物の再現から干渉構造を分離することが可能になる。
【００２１】
概して、本明細書で説明される技術は、異なる種類およびタイプの検査対象物を撮像するのに役立ち得る。例として、大きな位相の構成要素を伴う検査対象物を測定することが可能になり得、ここで、検査対象物を通過する光には一般的には位相オフセットが起きるが、光の大きさの減衰は一般的にはないかまたは軽微である。しかしながら、他の例では検査対象物の大きさも測定され得、この場合かなりの吸収が観測される。
【００２２】
対象物シフトは、採用された照明ジオメトリに依拠して、検査対象物の再現の位置における変化を記述することができる。例として、異なる照明角度を使用すると、検査対象物の再現の異なる位置をもたらし得る。検査対象物の各再現の間の対応する距離は対象物シフトを表し得る。
【００２３】
多数の画像データセットを取り込む前に、または一般に撮像を実行する前に、事前の知見または対応する制御データが存在し得る。事前の知見は、決定された境界条件、または顕微鏡の関連するシステム状態に基づいて確立され得る。したがって、事前の知見は、特定の環境における撮像に基づき得る。事前の知見は、測定自体とは異なる環境から導出され得る。
【００２４】
例として、事前の知見はユーザに関連し得る。たとえば、制御データは、ユーザインターフェースから、よって顕微鏡のユーザから取得され得るであろう。例として、これにより、ユーザは、使用する検査対象物の種類またはタイプを前もって決めることが可能になり得る。その代わりに、またはそれに加えて、ユーザは、顕微鏡の１つまたは複数のシステムパラメータを指定することもできるであろう。これにより、測定の境界条件が、ユーザによって柔軟に指定され得るようになる。一般的には、このことは、分離中に高い精度を実現することができ、他方では、方法の信頼性を考えると、半自動式の性質は不利である可能性がある。
【００２５】
他の例では、この半自動式のやり方で制御データを確立することは、制御データを全自動で確立することによって補足または置換され得る。例として、訓練された分類器から制御データを取得することができるであろう。ここで、訓練された分類器は、多数の画像データセットに対して作用することができる。これは、分類器が、多数の画像データセットの特定の特性を認識して、これらを所定のクラスに割り当てることができることを意味する。そのような例では、分類器の分類器モデルは、干渉構造から検査対象物の再現を分離するのに必要な事前の知見を実施することができる。例として、そのような実装形態は、別々の画像処理において干渉構造の種類およびタイプと検査対象物の種類およびタイプとが同一のままである場合には、特に信頼できるやり方で分離を促進することができ、よって、正確な分類器モデルを取得するための分類器の正確な訓練が促進される。
【００２６】
事前の知見を考慮に入れることにより、検査対象物の再現が、干渉構造から確実に分離され得る。このことの結果として、検査対象物の対象物シフトが、特に正確に判定され得る。これは、詳細には、検査対象物の焦点はずれ位置を判定するとき、少なくとも１つの画像データセットに干渉構造が含有されていたとしても、考慮に入れないか、軽度にしか考慮に入れないことを達成できるからである。とりわけ、これは、たとえば特別に用意された細胞または光透過性の細胞膜などの、たとえば典型的な場合のように、位相検査対象物に関する多数の画像データセットにおいて検査対象物自体が比較的低いコントラストを有する場合にも達成され得る。
【００２７】
そのような技術は、特に、自動焦点技術のために試料ステージのＺ位置を設定する状況で役立ち得る。ここで、検査対象物の焦点はずれ位置は、Ｚ位置を適切に設定することによって最小化される。とりわけ、たとえば長期測定の状況で、検査対象物を光学系の焦点面に維持するために、試料ステージのＺ位置をたとえば数分または数時間といった長期間にわたる適切なやり方で設定する、自動焦点の追跡技術を適用することが可能である。ここで、長期測定のためには、安定した正確かつ頑健な自動合焦が必要である。検査対象物の焦点はずれ位置における特に小さい変化さえ、確実に検知されるべきである。そのようなシナリオでは、本明細書で説明される技術により、検査対象物の再現を干渉構造から効果的に分離するのが容易になり得、その結果、焦点はずれ位置を確実に判定するのが容易になり得る。
【００２８】
原理的に、焦点はずれ位置を判定するため、およびＺ位置を設定するための技術は、ＤＥ  １０  ２０１４  １０９  ６８７  Ａ１から知られる。そのような技術はまた、本明細書で説明される実装形態と組み合わされ得る。
【００２９】
いくつかの変形形態では、事前の知見は、少なくとも１つの画像データセットにおける対象物シフトの少なくとも１つの方向を備え得る。
【００３０】
このように対象物シフトの方向を考慮に入れると、他の方向における変化がフィルタリングされ得るという点で有利である。その結果、検査対象物の再現と干渉構造の分離が特に正確に実施され得る。
【００３１】
例として、採用された光源、または一般に照明モジュールに基づいて、対象物シフトの方向が予測され得る。例として、光源の幾何学的配置を考慮に入れることができる。したがって、この方法は、たとえば照明モジュールの光源の相対的な位置決めに基づいて対象物シフトの少なくとも１つの方向を決定することをさらに備え得ることになり、前記光源は多数の角度可変照明ジオメトリに関連づけられている。
【００３２】
例として、照明モジュールの第１の発光ダイオードによる検査対象物の照明に対応する角度可変照明ジオメトリにおいて、多数の画像データセットの第１の画像データセットを取り込むことが可能になり得る。これは第１の照明角度に対応し得る。照明モジュールの第２の発光ダイオードによる検査対象物の照明に対応する角度可変照明ジオメトリにおいて、多数の画像データセットの第２の画像データセットを取り込むことが可能になり得る。これは第２の照明角度に対応し得る。次いで、第１の発光ダイオードと第２の発光ダイオードの間の幾何学的な接続ラインが、特定の配向を有し得、第１の画像データセットと第２の画像データセットの間の対象物シフトの方向も定義する。
【００３３】
原理的に、検査対象物の対象物シフトを認識するための評価は、相関によって実施され得る。ここで、たとえば、多数の取り込まれた画像データセットの各画像データセットの間で対の相関が実行され得る。例として、２Ｄ相関が実行され得る。次いで、対象物シフトの少なくとも１つの方向に対応する相関のデータポイントを選択することが可能になり得る。例として、そのような選択は相関行列において実施され得る。相関の他のデータポイントは棄却され得る。これは、検査対象物の再現と干渉構造の間の分離を実施する。次いで、選択されたデータポイントに基づいて対象物シフトが認識され得る。
【００３４】
概して、相関は、多数の画像データセットの異なる画像データセットの間で実行され得（相互相関と称されることもある）、または単一の画像データセットに対して実行され得る（自己相関と称されることがある）。
【００３５】
事前の知見に基づいて対象物シフトを認識するのにデータポイントのサブセットしか考慮されないので、関連しないデータポイントを棄却することによって探索空間を限定することができる。フィルタリングが可能になる。これによって検査対象物の対象物シフトが認識され得ることの信頼性が向上する。
【００３６】
詳細には、これによって、たとえば光学軸に対して垂直な両水平方向における相関の２Ｄ評価ではなく、適切に選択されたデータポイントに関する少なくとも１つの方向に沿った相関の１Ｄ評価が可能になり得る。違った風に表現すると、これらの選択されたデータポイントは、相関の中心を通って延在する（２つの検討される画像データセット間の移動はない）、少なくとも１つの方向の対応する方向に一致した配向を有する直線に沿って配置され得る。
【００３７】
さらに、この方法は、相関の第１のデータポイントを選択することを備え得る。第１のデータポイントは、少なくとも１つの方向のうち第１の方向に対応し得る。さらに、この方法は、相関の第２のデータポイントを選択することを備え得る。第２のデータポイントは、少なくとも２つの方向のうち第２の方向に対応し得る。ここで、第２の方向は第１の方向とは異なるものでよい。この方法は、第１のデータポイントと第２のデータポイントを重ね合わせることも備え得る。例として、第１のデータポイントと第２のデータポイントの合計が形成され得、たとえば相関の中心から同一の距離を有するデータポイント、すなわち第１の画像データセットと第２の画像データセットの間の同一の対象物シフトに対応するデータポイントが、互いに合計される。次いで、選択されて重ね合わされたデータポイントに基づいて対象物シフトが認識され得る。
【００３８】
このように複数の方向を考慮に入れることによって、採用された照明ジオメトリに関連して照明モジュールの複数の光源を考慮に入れることが可能である。したがって、各照明ジオメトリにおいて、複数の照明角度が考慮に入れられ得る。データポイントを重ねることにより、結果として信号対雑音比が増加され得る。
【００３９】
すべての変形形態が、対象物シフトの少なくとも１つの方向を備えるために事前の知見を必要とするとは限らない。他の例では、事前の知見は、その代わりに、またはそれに加えて他の情報項目も含有し得る。例として、一例では、事前の知見は干渉構造の再現位置を備えることができ、たとえば、その代わりに、またはそれに加えて、事前の知見は検査対象物の再現位置も備えることができる。例として、そのような実装形態は、干渉構造が訓練された分類器によって識別される場合、および／または検査対象物が訓練された分類器によって識別される場合に望ましいものであり得る。ユーザがユーザインターフェースによって干渉する構造の再現位置にマークを付けることも、事前の知見のそのような実装形態によって促進され得る。
【００４０】
特に、そのような変形形態において、検査対象物の対象物シフトを認識するために、様々な画像データセットが各領域へ分解され得、これらは後に計算によって互いに組み合わされる。そのような技術はタイリングとも称され得る。したがって、一般に、干渉構造の再現位置に依拠して少なくとも１つの画像データセットにタイリングを適用することが可能になり得る。次いで、干渉構造を含有する画像データセットのタイルにおいて、少なくとも１つの画像データセットの評価が抑制され得る。タイリングにより、干渉構造からの、検査対象物の再現の分離が促進され得る。
【００４１】
干渉構造を識別し、よって干渉構造から検査対象物の再現を分離するため、および／または干渉構造の再現位置を判定するために、異なる技術が使用され得る。例として、検査対象物がたとえばｚ方向に移動され得、そこで、試料ステージに取り付けられていない静止した干渉構造は静止したままであり、差を形成することによって識別され得る。したがって、たとえば実際の測定に先立つ較正段階において、一般に検査対象物なしで、または一般に可変検査対象物を用いて、画像データセットを取り込む、基準測定に頼ることができるであろう。次いで、対応する基準画像データセットにおいて、光学系の撮像光学ユニットによってもたらされた干渉構造が識別され得る。干渉構造を認識するための、代替的または付加的に使用可能なさらなる選択肢は、多数の画像データセットにおける干渉構造のコントラストを表す制御データを使用することを備える。これは、事前の知見が、画像データセットにおける干渉構造のコントラストを備え得ることを意味する。例として、事前の知見は、干渉構造のコントラストを、検査対象物の再現のコントラストに関連した相対項で備えることができるであろう。例として、そのような技術は、干渉構造の種類またはタイプを考慮に入れることができる。例として、たとえば粘着細胞などの位相対象物を撮像するとき、対応する検査対象物のコントラストは比較的小さくなり得るが、干渉構造のコントラストはより大きくなり得る。制御データがユーザインターフェースによって受け取られるさらなる実装形態では、ユーザは、干渉構造の再現位置にマークを付けることができるであろう。さらなる実装形態では、たとえば信号対雑音比とともにコントラストも考慮に入れられ得、例として、多数の画像データセットのうちの画像データセットの間の対の相関が実行され得て、各ケースにおいて、相関における相関最大値が認識され得る。そこで、要件は、相関最大値が特定の閾値を超過しないこと、または下回らないことであり得る。例として、閾値は干渉構造のコントラストに基づいて設定され得る。特に大きな値を伴うそのような相関の最大値は干渉構造に対応するので、低コントラストの検査対象物については棄却され得る。したがって、一般に、相関の少なくとも１つの認識された相関最大値が、干渉する構造のコントラストに基づいて棄却され得、そうでなければ保持されて対象物シフトを認識するために考慮に入れられ得る。さらなる選択肢は、アルゴリズム、またはシェーディング補正と類似のやり方で較正によって干渉構造を除去することを備える。例として、タイリングに関連して、干渉構造を含有するタイリングの画像データセットのタイルにおいて、多数の画像データセットの評価を抑制することが可能であろう。
【００４２】
さらなる例では、事前の知見は、対象物シフトに関する探索領域も備え得る。これは、２つの異なる照明ジオメトリに関する検査対象物の再現の距離が探索領域によって制限され得ることを意味し得る。上限および／または下限が定義され得る。ここで、Ｚ位置決めの複数の繰返し中に、探索領域も繰り返し適合されてよく、これは、探索領域が繰返しごとに適合され得ることを意味する。したがって、詳細には、事前の知見は繰返しの関数としての探索領域を備え得る。これによって、詳細には、焦点はずれの大きさが、したがって予期される対象物シフトが、一般的には繰返しごとに変化し得るという事実を考慮に入れることが可能になる。例として、自動焦点の追跡方法の開始において、大きな焦点はずれが存在すると想定され得る。しかしながら、１つまたは複数の初期の繰返しを実行することによって自動合焦が実施された後にも、一般的には微小な焦点はずれのみが依然として存在する。このことは、探索領域または関連する閾値を寸法設定するとき考慮に入れられ得る。そのようにＺ方向の位置決めの繰返しに頼る代わりに、またはそれに加えて、探索領域は、顕微鏡の撮像光学ユニットの被写界深度範囲にも依拠し得る。
【００４３】
さらなる例では、事前の知見は、検査対象物の実空間における周期性を備え得る。これは、たとえば、とりわけ半導体チップセット、織物、材料サンプルなどの工学の試料は、しばしば重要な周期成分を伴うテクスチャまたはトポロジを有するという発見に基づくものである。これは事前の知見によって捕捉され得る。このことの結果として、照明ジオメトリの変化による対象物シフトは、実空間における周期性による類似の外観を伴うアーチアファクトと確実に識別され得る。とりわけ、たとえば、事前の知見は、実空間における周期性の１つまたは複数の方向を備えることが可能であろう。そこで、誤った識別を回避するように、このことを補完するやり方で照明ジオメトリを選択することができる。検査対象物の再現を、干渉構造からより確実に分離できるようになる。
【００４４】
干渉構造から検査対象物の再現を分離するとき事前の知見を考慮に入れることに基づく技術が、主に上記で説明された。とりわけ、制御データに基づいて撮像の特定の特性を予期することが可能なとき、そのような技術は役立ち得る。その代わりに、またはそれに加えて、さらなる例において基準測定を実施することも可能であろう。例として、そのような基準測定は、期間の範囲内で多数の画像データセットの取込みを伴う重ね合わせるやり方で構成され得、これによって、長期測定に関連する場合でも、検査対象物の再現を干渉構造から確実に分離することができる。ドリフトを回避することができる。その上に、たとえば事前の知見における誤差による系統的な不正確さを回避することが可能である。そのような技術を、以下でより詳細に説明する。そのような技術は、上記で説明された、たとえば干渉構造から検査対象物の再現を分離するために事前の知見を使用することに関する技術と組み合わされ得る。
【００４５】
顕微鏡を操作するための方法は、少なくとも１つの画像データセットを多数の角度可変照明ジオメトリにおいて取り込むことを備える。この方法は、顕微鏡の試料ステージの多数のＺ位置において多数の基準画像データセットを取り込むことも備える。さらに、この方法は、干渉構造のような、Ｚ位置の変化に対して静的な（すなわち不変または一定の）多数の基準画像データセットにおいて構成要素を認識することを備える。この方法は、少なくとも１つの画像データセットにおいて、認識された干渉構造から検査対象物の再現を分離することをさらに備える。この方法は、少なくとも１つの画像データセットにおいて、角度可変照明ジオメトリの変化に関連して検査対象物の対象物シフトとして変化する構成要素を認識することも備え、これは上記の分離に基づくものである。この方法は、対象物シフトに基づいて検査対象物の焦点はずれ位置を判定し、焦点はずれ位置に基づいて顕微鏡の試料ステージのＺ位置を設定することも備える。
【００４６】
したがって、そのような技術により、たとえばダストの粒子などといったその原因がたとえば試料ステージとともに移動しない、すなわち、検査対象物または試料ステージの一部分ではない、干渉構造の影響を低減することまたは抑制することが可能になる。したがって、基準測定は、試料ステージの補助的な再位置付けによって角度可変照明を補完するものである。
【００４７】
ここで、原理的に、少なくとも１つの画像データセットと多数の基準画像データセットを互いから独立して取り込むことが可能であろう。例として、基準画像データセットには、照明ジオメトリが使用されなくてよく、または少なくとも１つの画像データセットとは異なる照明ジオメトリが使用され得る。しかしながら、他の例では、少なくとも１つの基準画像データセットまたは多数の基準画像データセットのうちいくつかが、少なくとも１つの画像データセットに対応することが可能であろう。これは、たとえば、対応する画像データセット向けに、同一の照明ジオメトリ（複数可）および／または同一のＺ位置が使用されることを意味し得る。その結果、対応する画像データセットを２度取り込む必要はないため、測定の時間費消が短縮され得る。
【００４８】
したがって、そのような用途は、必ずしも事前の知見に頼る必要はない。代わりに、干渉構造の再現位置は、基準測定の支援によって動的に確立され得る。
【００４９】
ここで、そのような実装形態では、干渉構造から検査対象物の再現を分離するための大差がある技術が使用されることがある。例として、多数の画像データセットの様々な画像データセットから干渉構造が除去され得る。たとえば、この目的のために、タイリングがもう一度使用され得る。そこで、干渉構造を含有する画像データセットタイルが棄却され得る。例として、そのようなタイルは、評価中に削除され得、または無視され得、またはある係数だけ弱められ得、または適切な値によって置換され得る。
【００５０】
次に、さらなる例では、この方法は、多数の画像データセットの相関を実行することをさらに備えることが可能であろう。そこで、この相関では、干渉構造に基づくデータポイントは、棄却されるかまたは無視され得る。例として、この状況では、多数の基準画像データセットに対して相関を実行することが可能であろう。次いで、少なくとも１つの画像データセットの相関が多数の基準画像データセットの相関と比較され得、後に、この比較に基づいて干渉構造が認識され得る。例として、多数の画像データセットの相関は、検査対象物によって、すなわち検査対象物の対象物シフトによってもたらされる相関最大値をとりわけ有することができる。他方では、多数の基準画像データセットの相関が、干渉構造によってもたらされた相関最大値を有することも可能であろう。そこで、多数の画像データセットの相関の中には、干渉構造に関連した相関最大値もある程度まで含有されている可能性があり、多数の画像データセットの相関を多数の基準画像データセットの相関と比較することにより、対応する分離を実施することが可能であろう。干渉構造に関連した相関最大値は、たとえば、とりわけ検査対象物に関連した相関最大値と比較して特に大きな信号値を有することが多い。
【００５１】
たとえば、多数の繰返しについて、多数の角度可変照明ジオメトリにおいて多数の画像データセットを取り込んで関連するＺ位置を設定することが、繰り返し実行され得る。これは、多数の繰返しにわたって、Ｚ位置が繰り返し変化され得ることを意味する。例として、これは自動焦点の追跡する用途に使用され得る。そのような例では、たとえば多数の繰返しのうち１つまたは複数の先の繰返しの少なくとも１つの画像データセットに基づいて、多数の繰返しのうち後続の繰返しのために多数の基準画像データセットを取得することが可能であろう。違った風に表現すると、これは、早期の繰返しの測定画像データセットが後続の繰返しの基準画像データセットとして使用され得ることを意味する。例として、上記で既に説明されたように、対象物シフトを判定するために相関が利用される場合には、所望の焦点位置を設定した後に、相関のプロファイルが基準として使用され得る。相関における変化は、多数の基準画像データセットの相関と少なくとも１つの画像データセットの相関の比較の範囲内で考慮に入れられるこれらの変化によって考慮に入れられ得る。対応するバックグラウンド補正が適用され得る。その結果、複数の繰返しを伴う（長期）測定の、専用の較正段階による中断をなしで済ますことが可能になり得る。これは、長期測定の特に高い時間分解能を助長する。
【００５２】
したがって、本明細書で説明される様々な例では、複数の繰返しを伴う測定の高い頑健性がもたらされ得る。そのような効果はまた、以下で説明される方法によって実現される。
【００５３】
多数の繰返しのうち各繰返しについて、顕微鏡を操作する方法は、多数の角度可変照明ジオメトリにおいて少なくとも１つの画像データセットを取り込むことと、角度可変照明ジオメトリの変化に関連して検査対象物の対象物シフトとして変化する少なくとも１つの画像データセットにおいて構成要素を認識することとを備える。この方法は、各繰返しについて、対象物シフトに基づいて検査対象物の焦点はずれ位置を判定することと、焦点ずれの位置に基づいて、顕微鏡の試料ステージのＺ位置を設定することとをさらに備える。ここで、この方法は、連続した繰返しの間に多数の角度可変照明ジオメトリを適合させることをさらに備える。
【００５４】
したがって、Ｚ位置は、多数の繰返しを準備することによって繰り返し適合され得る。その結果、たとえば検査対象物を移動させるために、自動焦点の追跡する用途を実現することが可能である。一般に、複数の繰返しの繰返し率は、ｋＨｚからＨｚまたは０．１Ｈｚまでの範囲であり得る。例として、測定期間は、分単位、時間単位または日単位であり得る。
【００５５】
一般に、照明ジオメトリは、トリガ基準などに依拠して、各繰返しについて、そうでなければ、２回の繰返しにつき１回のみ、もしくは３回の繰返しにつき１回のみ、または不規則な期間において適合され得る。
【００５６】
ここで、対象物シフトが認識され得る精度および／または頑健性は、照明ジオメトリを適合させることによって繰返しごとに向上され得る。詳細には、様々な繰返しにわたって照明ジオメトリの静的な組を使用することからの系統的な不正確さが回避され得る。これは、特に長期測定の状況において役立ち得る。したがって、違った風に表現すると、異なる照明ジオメトリの、適応性がある、または融通性のある使用が可能になる。例として、異なる照明ジオメトリを組み合わせると、特に高い頑健性が助長され得る。
【００５７】
以下に、照明ジオメトリの静的な組を使用することに由来する系統的な不正確さの一例を提供する。例として、追跡を伴う自動焦点の適用は、光回折格子用に使用され得る。光回折格子は１つの軸に沿って整列され得る。ここで、この軸に沿った照明ジオメトリの変化は、この軸に垂直な方向には高いコントラストをもたらすことができるが、有効なコントラストをもたらすことができない。第２に、異なる照明方向を使用することによって誘起される再現位置の移動は、格子周期に対応してはならない。したがって、そのような場合には、方向と強度の両方に関して照明ジオメトリを適合させるのが望ましいであろう。
【００５８】
そのような例では、対象物シフトを認識するための取込み領域は、照明ジオメトリを適合させることによって設定され得る。例として、採用される照明ジオメトリの照明角度が光学軸に対して小さい角度に設定される場合、これは、一般的には、認識し得る対象物シフトに関して大きな取込み領域に対応する。これは、検査対象物の比較的大きな焦点はずれ位置についてさえ、依然として比較的小さい対象物シフトが取得されるという事実によるものである。
【００５９】
これは、概して、採用された照明方向が光学軸に対して含むより大きい（より小さい）採用された照明角度と、検査対象物のより大きい（より小さい）焦点はずれ位置とについて、より大きい（より小さい）対象物シフトが取得され得るからである。
【００６０】
したがって、一般に、採用された照明ジオメトリの照明角度にはより大きな角度が含まれており、光学軸は、反対に、対象物シフトが認識可能な取込み領域を縮小させる。第２に、そのようなシナリオでは、焦点はずれ位置の単位長当たり、より大きい対象物シフトがあるため、Ｚ位置を判定するとき分解能が向上する。
【００６１】
これらの発見は、多数の角度可変照明ジオメトリを繰返しの関数として適合させるための有利な方策に関連して利用され得る。これは、たとえば、焦点はずれ位置の単位長当たりの対象物シフトの大きさが変化するように、多数の角度可変照明ジオメトリが変化され得るからである。上記で概説された原理によれば、これは照明角度を増加させるかまたは減少させる傾向によって実現され得る。
【００６２】
したがって、違った風に表現すると、取込み領域が変化するようなやり方で多数の角度可変照明ジオメトリを変化させることが可能である。これは、たとえば、焦点はずれ位置の単位長当たりの対象物シフトの大きさが特定の値を採用する場合には、対象物シフトを認識することができるのは取込み領域に対応する特定の閾値焦点はずれ位置までであって、大きな焦点はずれ位置は、もはや検知器の感知可能な面上に結像され得ないか、または検知器装置によって阻止されるからである。
【００６３】
例として、採用された方策は、後続の繰返しについては、焦点はずれ位置の単位長当たりの対象物シフトの大きさを増加させることを含有し得るものである。したがって、これは、取込み領域が後の繰返しについては低減されることを意味する。しかしながら、上記で説明されたように、取込み領域が低減されると同時に分解能が向上する。したがって、そのような手法では、焦点はずれ位置は、当初は近似的に大きな取込み領域を使用して判定され得、後に、制限された取込み領域を使用して、より精細かつより高い分解能で判定され得る。こうすることで、目標を設定して繰返しに依拠するやり方において、取込み領域と分解能の間のトレードオフの状況が解決され得るようになる。
【００６４】
さらなる例では、多数の角度可変照明ジオメトリは、対象物シフトの方向が変化するように変化され得る。例として、関連する照明ジオメトリの照明方向を実施するために、照明モジュールの各光源を、接続する直線が異なる配向を有するペアのやり方で使用することが可能であろう。したがって、一般に、繰返しごとに異なる照明角度が使用され得る。
【００６５】
採用される照明ジオメトリの配向をそのように変化させると、検査対象物の自己相似性に基づく干渉構造の低減が促進される。例として、検査対象物は、詳細には特定の周期構造を有する可能性があり、例として、これは、とりわけ、たとえば半導体の微細構成など工学の検査対象物の場合に観測され得る。そのような、検査対象物の実空間における周期性は、多数の角度可変照明ジオメトリを適合させるとき変化せず、同時に、２Ｄ相関は、対象物シフトの方向を回転させるかまたはそうでなく変化させることにより、回転するかまたは変化し得る。これによって、一方では検査対象物の周期性による干渉構造と、他方では角度分解された照明ジオメトリによる対象物シフトの間を、たとえば相関に関連して頑健に分離することが可能になる。よって、試料ステージのＺ位置が、特に頑健に設定され得る。
【００６６】
本明細書で説明される様々な技術は、焦点はずれ位置の信頼できる判定に基づくものである。上記で、対象物シフトが頑健に認識され得る技術が説明された。そこで、焦点はずれ位置を判定するとき対象物シフトが考慮に入れられ、したがって、対象物シフトの頑健な判定は、焦点はずれ位置の判定にも役に立つ。
【００６７】
しかしながら、焦点はずれ位置は、対象物シフトだけに基づくのではなしにさらに判定され得る。むしろ、他の変数も考慮に入れられてよい。例として、焦点位置を判定するときには、顕微鏡の１つまたは複数の光学系パラメータを考慮に入れる必要があり得る。
【００６８】
システムパラメータの値も、不正確であり得ること、または誤差を伴う可能性があることが観測された。そのような場合には、焦点はずれ位置を判定するとき系統的な歪曲のリスクがある。以下で説明される技術により、１つまたは複数の光学系パラメータに関連する不確実性を考慮しても、焦点はずれ位置を確実に判定することが可能になる。
【００６９】
多数の繰返しのうち各繰返しについて、顕微鏡を操作する方法は、多数の角度可変照明ジオメトリにおいて少なくとも１つの画像データセットを取り込むことと、角度可変照明ジオメトリの変化に関連して検査対象物の対象物シフトとして変化する少なくとも１つの画像データセットにおいて構成要素を認識することとを備える。この方法は、各繰返しについて、対象物シフトに基づいて検査対象物の焦点はずれ位置を判定することと、焦点はずれ位置に基づいて顕微鏡の試料ステージのＺ位置を設定することとをさらに備える。ここで、この方法は、これら２つの繰返しに関して認識された対象物シフトに基づいて、多数の繰返しのうち２つの繰返しの間の検査対象物の焦点はずれ位置の変化を判定することをさらに備える。その上に、この方法は、顕微鏡の試料ステージの制御データに基づいて２つの繰返しの間の試料ステージのＺ位置の変化を判定することを備える。さらに、この方法は、焦点はずれ位置の変化をＺ位置の変化と比較することも備える。
【００７０】
したがって、多数の繰返しについて、Ｚ位置を繰り返し設定することが可能である。例として、これは自動焦点の追跡する用途を促進し得る。長期測定が容易になる。移動している試料も頑健なやり方では追跡され得る。
【００７１】
２つの繰返しの間で、焦点はずれ位置の変化をＺ位置の変化と比較することにより、システムのエラー状態が認識され得る。これは、詳細には、システムが適切に機能していれば、Ｚ位置の変化が焦点はずれ位置の変化に対応し得る、または、いずれにせよ相互に関連しているからである。例として、焦点はずれ位置の変化がＺ位置の変化よりも小さいかまたは大きい場合には、エラー状態が正確な自動合焦を妨げると想定され得る。適切な方策が採用され得る。したがって、焦点はずれ位置を判定するとき、およびＺ位置を設定するとき、そのような技術によって首尾一貫性が検証され得る。自己診断が可能になる。その結果、たとえば、システムパラメータに関連する系統誤差を識別することができる。
【００７２】
ここで、エラー状態が認識された場合には、本明細書で説明される様々な技術において異なる方策が採用され得る。簡単な実装形態では、たとえば長期測定を終結させて、対応する誤差の原因を出力するかまたは記録することができる。その代わりに、またはそれに加えて、ユーザインターフェースを介してユーザに対する警告も出力され得る。
【００７３】
しかしながら、さらなる例では、採用された技術の自己矛盾がない適合も可能であり、したがって測定の終結は必要ではない。これは、たとえば、検査対象物の焦点はずれ位置は、顕微鏡の少なくとも１つの光学系パラメータに基づいてさらに判定され得るためである。例として、光学系パラメータは、顕微鏡の撮像光学ユニットなどの光学的性質を記述し得るものである。例として、倍率、および試料ステージからの顕微鏡の照明モジュールの間隔といったグループから、少なくとも１つの光学系パラメータが選択され得る。
【００７４】
そのような技術は、少なくとも１つの光学系パラメータの状況が不確実な場合に焦点はずれ位置を判定するとき、系統誤差が生じる可能性があるという発見に基づくものである。そのような系統誤差は、本明細書で説明される技術により、焦点はずれ位置の変化をＺ位置の変化と比較することに基づいて実施される少なくとも１つの光学系パラメータの自己矛盾がない適合によって低減され得る。例として、これは、焦点はずれ位置の測定された変化が試料ステージのＺ位置の変化に対応するように、少なくとも１つの光学系パラメータが設定され得るからである。そこで、適合された光学系パラメータを使用すれば、焦点はずれ位置を判定するかまたはＺ位置を設定する状況で、１つまたは複数の後続の繰返しに関して特に高い精度が取得され得る。
【００７５】
そのような技術は、自動焦点の適用の機能が、２つの独立した測定値、すなわち、第１に、識別された対象物シフトに基づいて、すなわち多数の画像データセットに基づいて、焦点はずれ位置の変化を測定することによる測定値、第２に、試料ステージにおける制御データに基づく測定値によって検査され得るという発見にさらに基づくものである。例として、試料ステージは、制御データを出力するように構成された位置センサを有し得る。その代わりに、またはそれに加えて、試料ステージは、試料ステージの電動調節を助長するアクチュエータを有し得る。次いで、アクチュエータから制御データが取得され得る。例として、制御データは、アクチュエータ向けの制御信号を実施し得る。
【００７６】
上記で説明された態様と例は、互いに組み合わされ得るものである。例として、事前の知見に基づく技術を、基準画像データセットを使用することに基づく技術と組み合わせることが可能であろう。例として、説明される技術は、測定を繰り返す状況において、たとえば事前の知見および／または基準画像データセットに基づいて検査対象物の再現から干渉構造を分離することを助長する技術と組み合わされ得る。ここで、測定を繰り返すことに基づく技術は、自己矛盾がない検査と、繰返しごとに１つまたは複数の光学系パラメータを任意選択で適合させることとを含有し得る。測定を繰り返すことに基づく技術は、繰返しごとに、採用される照明ジオメトリを適合させることも含有し得る。一般に、すべてのそのような方策により、たとえば自動焦点の適用の状況で試料ステージのＺ位置が設定され得る頑健性および／または精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】様々な技術による角度可変照明用の照明モジュールを伴う顕微鏡の概略図である。
【図２】例示的方法の流れ図である。
【図３】様々な例による照明モジュールの概略図である。
【図４】様々な例による角度可変照明用の照明ジオメトリを概略的に示す図である。
【図５】異なる照明ジオメトリを使用するときの、検査対象物の対象物シフトを概略的に示す図である。
【図６】様々な例による２本のライン形の照明ジオメトリの使用を概略的に示す図である。
【図７】図６の照明ジオメトリを使用して取り込まれた画像データセットの２Ｄ相関を概略的に示す図である。
【図８】様々な例による２本のライン形の照明ジオメトリの使用を概略的に示す図である。
【図９】図８の照明ジオメトリを使用して取り込まれた画像データセットの２Ｄ相関を概略的に示す図である。
【図１０】図８の照明ジオメトリを使用して取り込まれた画像データセットの２Ｄ相関を概略的に示す図である。
【図１１】図８の照明ジオメトリを使用して取り込まれた画像データセットの２Ｄ相関を概略的に示し、２Ｄ相関のデータポイントの重ねも示す図である。
【図１２Ａ】図１１の２Ｄ相関の重ね合わされたデータポイントのさらなる詳細を示す図である。
【図１２Ｂ】図８の照明ジオメトリを使用して取り込まれた画像データセットの２Ｄ相関を概略的に示し、２Ｄ相関の探索領域も示す図である。
【図１３】様々な例による画像データセットのタイリングを概略的に示す図である。
【図１４】顕微鏡の試料ステージのＺ位置の変化に対して静止している画像データセットの一部分に対応する干渉構造を概略的に示す図である。
【図１５】顕微鏡の試料ステージのＺ位置の変化に関連して変化する画像データセットの一部分に対応する、検査対象物の画像データセットを概略的に示す図である。
【図１６】様々な例による、複数の繰返しを伴う方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００７８】
上記で説明されたこの発明の特性、特徴および利点と、これらを達成するやり方とが、図面に関連してより詳細に説明される例示的実施形態の以下の説明に関連して、より明らかになり、より明瞭に理解可能になるであろう。
【００７９】
本発明は、以下で、好ましい実施形態に基づいて、図面を参照しながらより詳細に説明される。図では、同一の参照符号は同一または類似の要素を指定する。図は、本発明の異なる実施形態の概略図である。図に示された要素は、必ずしも原寸に比例して描かれるとは限らない。むしろ、図に示された異なる要素は、そうした機能および全般的な目的が当業者に理解可能になるように再現されたものである。図に示されるような機能ユニットと要素の間の接続および結合は、間接的な接続または結合として実施されてもよい。機能ユニットは、ハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアの組合せとして実施されてよい。
【００８０】
以下で、角度可変照明に関連して様々な技術が説明される。角度可変照明では、検査対象物は異なる照明ジオメトリによって照明される。例として、異なる照明ジオメトリは、異なる照明角度または照明方向を備え得る。その結果、対応する画像データセットでは検査対象物の再現（すなわち画像データセットにおいて生成された検査対象物の画像）に変化がある。例として、検査対象物の再現の位置は変化し得、すなわち、照明ジオメトリごと、または画像データセットごとに、対象物シフトがあり得る。これは、検査対象物に関する付加的情報項目を取得するためにデジタル解析の範囲内で利用され得る。
【００８１】
そのようなデジタル解析の一例には、角度分解された照明を供給するのに使用される一般的には顕微鏡である光学系に関連して検査対象物の配置を判定することに関するものがある。ここで、検査対象物の配置は、たとえば光学系の焦点面に対する検査対象物の位置、すなわち検査対象物と焦点面の間の距離（焦点はずれ位置）を表してよい。例として、焦点はずれ位置は、光学系の主要な光学軸に対して平行に延在する方向に沿って定義され得、この方向は一般的にはＺ方向と称される。その代わりに、またはそれに加えて、検査対象物の配置は、Ｚ方向に対して平行な検査対象物の範囲（すなわち検査対象物の厚さ）も表し得る。例として、生物工学の分野では、３次元本体を有する、したがってまたＺ方向に沿ってかなりの範囲を有する検査対象物を検査することが比較的多い。
【００８２】
とりわけ、焦点はずれ位置を判定することに基づく自動焦点の適用は、本明細書で説明される技術を使用して助長され得る。自動焦点の適用の状況では、検査対象物を固定する試料ステージのＺ位置が設定され得る。その結果、焦点はずれ位置が変化される。
【００８３】
ここで、本明細書で説明される様々な例では、Ｚ位置は、ユーザに対するユーザインターフェースによって適切な命令を与えることにより設定され得る。例として、ユーザは、ユーザインターフェースを介して、試料ステージのＺ位置の変化の値に関する命令を与えられることがある。例として、ユーザがアクセス可能なＺ位置の行程は、焦点はずれ位置に依拠して制限され得る。この目的のために、ユーザインターフェースは適切なやり方で作動され得る。他の例ではＺ位置の自動設定も可能であろう。この目的のために電動試料ステージが使用され得る。したがって、適切なアクチュエータが、適切な制御信号を使用して作動され得る。
【００８４】
例として、そのような技術は、長期測定を安定させるために使用され得る。長期測定は、検査対象物の形状および／または範囲が変化する測定期間を有することがある。例として、これはタイムラプス測定の場合であろう。例として、これは３Ｄマトリクスにおける可動試料の場合であり得る。例として、検査対象物の個別の構成分子が高い可動性を有する可能性がある。その上に、たとえば、温度または外部振動の変化によって引き起こされるドリフトが補償され得る。自動焦点の追跡が可能である。
【００８５】
本明細書で説明される技術を使用すると、感度の増加によって焦点はずれ位置が判定され得る。これによって、たとえば生物試料といった低コントラストの検査対象物に対する状況でも、頑健な自動焦点の適用が容易になる。
【００８６】
本明細書で説明される技術を使用すると、取り込まれた画像データセットにおいて干渉構造が識別され得る。本明細書で説明される技術により、干渉構造から検査対象物の再現を分離することが可能になり得る。その結果、焦点はずれ位置の判定において、干渉構造の歪める影響を回避すること、またはいずれにせよ低減することができる。焦点はずれ位置を判定するための取込み領域が拡大され得る。
【００８７】
本明細書で説明される技術によって、デジタル解析の複雑さが低減され得る。例として、相関の２Ｄ解析の代わりに相関の１Ｄ解析を企てることが可能であり得る。その代わりに、またはそれに加えて、光学系の１つまたは複数の制御パラメータが、自己矛盾がないやり方で繰り返し適合され得、したがって専用の較正段階がなしで済まされ得る。
【００８８】
様々な例において、多数の画像データセットを互いに比較することにより、検査対象物の対象物シフトが認識される。ここで、比較の状況において異なる技術が適用され得る。例として、様々な画像データセットにおいて検査対象物の再現位置を認識するために、多数の画像データセットの様々な画像データセットに対して画像データセットの登録が企てられ得る。そこで、再現位置が互いに比較され得る。他の例では、多数の画像データセットの２つ以上の画像データセットの間の相関も実行され得る。一般に、相関は、全体の画像データセットまたは画像データセットの一部分のみに対して実行され得、特に、広がった検査対象物および／または大きな焦点はずれの場合には、異なる画像データセットにおいて同一の部分を考慮に入れる必要はない。相関により、異なる照明ジオメトリにおいて検査対象物の再現の間の関係を定量化するのが容易になり得る。とりわけ、相関により、異なる照明ジオメトリにおいて検査対象物の再現の間の距離または移動を判定することが可能になり得る。例として、相関により、第１の照明ジオメトリにおける検査対象物の第１の再現が第２の照明ジオメトリにおける検査対象物の第２の再現へと転位する並進移動を識別することが可能になり得る。これは検査対象物の対象物シフトと称される。
【００８９】
いくつかの例では、第１の照明ジオメトリにおける検査対象物の第１の再現が第１の画像データセットに関連づけられ得て、第２の照明ジオメトリにおける検査対象物の第２の再現が第２の画像データセットに関連づけられ得る。そのような場合には、相関の例示的実装形態は次式から得られるであろう。
Ｋ（Ｔ）＝Σｎｘ（ｎ）ｙ（ｎ＋Ｔ）  （１）
ここで、相関の値は、第１の再現ｘと第２の再現ｙの間の異なる移動Ｔについて判定され得る。相関の最大値はＴ≡Ｔ０によって表され、ここにおいて、第１の再現と、対応して移動された第２の再現とが、特に高い類似性を有する。したがって、Ｔ０は、異なる照明ジオメトリにおける検査対象物の再現の間の距離すなわち対象物シフトを表す。ｎは画素のインデックスである。式１は１Ｄ相関を簡単なやり方で記述するものであり、一般に２Ｄ相関を実行することも可能である。このタイプの相関は、異なる画像データセットが比較されるので、相互相関と称されることもある。他の例では、単一の画像データセットの自己相関も実行されてよく、この場合、複数の照明ジオメトリが検査対象物の複数の再現の重ね合わせを生じさせ得る。相関の最大値の位置は、検査対象物の焦点はずれ位置を判定するために後に使用され得る。
【００９０】
例として、検査対象物と焦点面の間の距離は次式によっても取得され得、
2019207396.tif 000003
αおよびβは、それぞれ、照明方向と主要な光学軸の間の角度（すなわち照明角度）を表す。これらの角度は、対応する光学系パラメータ、とりわけ、たとえば試料ステージの照明モジュールからの距離および光源の配置によってもたらされる。対応する技術の原理は、対応する開示が相互参照によって本明細書に組み込まれているＤＥ  １０  ２０１４  １０９  ６８７  Ａ１から知られる。
【００９１】
ここで、式２は、対応する計算の例示的実装形態のみを表す。式２の他の定式化も使用され得、一般に
Δｚ＝Δｚ（Ｓ，Ｔ０）  （３）
となり、Ｓは１つまたは複数のシステムパラメータを表す。
【００９２】
相関の最大値の位置の代わりに、またはそれに加えて、焦点面に対する検査対象物の配置を判定するために相関の他の特性も使用され得る。一例は、相関の最大値の幅を備える。その結果、たとえば式２を適切に適用することにより、焦点面に対する検査対象物の範囲を推定することが可能であろう。
【００９３】
そのような前述の技術は特に融通性があり、所望の実装形態に依拠して適合され得る。第１の例では、単一の画像データセットが記録され得、プロセスにおいて、２つの異なる照明ジオメトリが時間的に並行して活性化される。この第１の例では、相関は自己相関と称されることもある。ここで、自己相関の最大値の間の距離は焦点はずれ位置に対応する。例として、ゼロに対する自己相関の最大値の位置も考慮に入れられ得る。さらなる例では、単一の画像データセットが記録され得、プロセスにおいて、３つの異なる照明ジオメトリが活性化される。このため、自己相関が使用され得、自己相関の最大値は焦点はずれ位置に対応する。第３の例では、複数の画像データセットが、たとえば時間的に順次に、あるいは光の異なる波長および／または偏光を用いて記録され得、各画像データセットが、それぞれ単一の照明ジオメトリにおける検査対象物の再現を含有している。そのような例では、相関は相互相関と称されることがある。繰返しになるが、相関の最大値は焦点はずれ位置に対応する。
【００９４】
図１は例示的光学系１００を示す。例として、光学系１００は、たとえば透過光ジオメトリまたは反射光ジオメトリの光学顕微鏡といった顕微鏡を実施し得る。
【００９５】
顕微鏡１００により、試料ステージ１１３に固定された検査対象物または試料対象物の小さい構造を拡大して提示することが可能になり得る。
【００９６】
この目的のために、顕微鏡１００は照明モジュール１１１を備える。照明モジュール１１１は、それぞれの場合に異なる照明ジオメトリを用いて試料ステージ１１３の全体の領域を照明するように構成されてよい。
【００９７】
その上に、顕微鏡１１０は、検知器１１４のセンサ領域上の検査対象物の再現を生成するように構成された撮像光学ユニット１１２を備える。検知器開口により、たとえば採用された照明ジオメトリに依拠して、明視野撮像および／または暗視野撮像が容易になり得る。
【００９８】
図１の例では、照明モジュール１１１は、検査対象物の角度可変照明を容易にするように構成されている。これは、検査対象物を照明するように採用された光の異なる照明ジオメトリが照明モジュール１１１によって実施され得ることを意味する。異なる照明ジオメトリが、それぞれ１つまたは複数の反射照明方向または照明角度を備えることができる。
【００９９】
ここで、異なる照明ジオメトリをもたらすための異なるハードウェア実装形態は、本明細書で説明される様々な例において可能である。例として、照明モジュール１１１は、光を局所的に調整し、かつ／または変化させるように構成された複数の調節可能な光源を備え得る（図１には光源は示されていない）。
【０１００】
コントローラ１１５は、照明モジュール１１１または光源を作動させることができる。例として、コントローラ１１５は、マイクロプロセッサまたはマイクロコントローラとして実施され得る。その代わりに、またはそれに加えて、コントローラ１１５は、たとえばＦＰＧＡまたはＡＳＩＣを備え得る。その代わりに、またはそれに加えて、コントローラ１１５は、試料ステージ１１３、撮像光学ユニット１１２、および／または検知器１１４も作動させることができる。
【０１０１】
いくつかの例では、コントローラ１１５は顕微鏡１００のハウジングに組み込まれ得る。しかしながら、他の例では、光学機器１００の外部にコントローラ１１５を設けることも可能であろう。例として、ＰＣ上で実行される適切なコンピュータプログラムによってコントローラ１１５が実施され得る。
【０１０２】
図２は例示的方法の流れ図である。例として、図２による方法は、図１の顕微鏡１００のコントローラ１１５によって実行され得る。図２では、任意選択のブロックは破線を使用して示されている。
【０１０３】
図２では、複数の繰返し９０１０が連続して実行される。
【０１０４】
最初に、ブロック９００１において、第１の角度可変照明ジオメトリを用いて第１の画像データセットが取り込まれる。例として、第１の角度可変照明ジオメトリは、照明モジュールの採用された光源のラインパターンを実施し得る。
【０１０５】
例として、ブロック９００１は、照明モジュールおよび／または顕微鏡の検知器を作動させることによって実施され得る。
【０１０６】
次に、任意選択で、ブロック９００２において、第２の角度可変照明ジオメトリを用いて第２の画像データセットが取り込まれる。例として、第２の角度可変照明ジオメトリは、照明モジュールの採用された光源のさらなるラインパターンを実施し得る。
【０１０７】
一般的には、そのようなラインパターンは、様々な採用された光源に従って多数の照明角度を定義する。
【０１０８】
ブロック９００２において、第２の角度可変照明ジオメトリを用いて第２の画像データセットを取り込む代わりに、いくつかの例では、ブロック９００１において、２つの照明ジオメトリ向けに、たとえばラインパターンおよびさらなるラインパターンを使用することも可能であろう。次いで、個別の画像データセットにおける重ね合わせがある。したがって、ブロック９００２は、任意選択のものとして表されている。
【０１０９】
次いで、ブロック９００１および９００２からの少なくとも１つの画像データセットにおいて干渉構造から検査対象物の再現を分離することが、任意選択のブロック９００３において実施される。
【０１１０】
ここで、この分離は、たとえば事前の知見を表す制御データに基づいて実行され得る。
【０１１１】
次に、ブロック９００４において、場合により分離を考慮に入れて、検査対象物の対象物シフトが認識される。これは、対象物シフトを認識するとき、干渉構造は考慮に入れられ得ないか、またはわずかしか考慮に入れられ得ないことを意味する。これによって、対象物シフトが検査対象物の焦点はずれ位置に由来し、前記対象物シフトが干渉構造によってもたらされたアーチファクトを表現しないことを保証し得る。
【０１１２】
ブロック９００４において、ブロック９００１の画像データセットに対する２Ｄ自己相関が実行され得る。加えて、ブロック９００１の画像データセットとブロック９００２の画像データセットの間で２Ｄ相互相関が実行され得る。他の例では、対象物シフトを判定するために、ブロック９００１の画像データセットとブロック９００２の画像データセットの同一のフィーチャの間で画像データセットの登録が実行され得る。
【０１１３】
次いで、ブロック９００５において、以前に認識された対象物シフトに基づいて検査対象物の焦点はずれ位置が判定される。
【０１１４】
ブロック９００６において、たとえば制御信号を用いる自動／電動のやり方で、またはユーザインターフェース経由で命令を出力することによる半自動のやり方で、顕微鏡の試料ステージのＺ位置が設定される。
【０１１５】
図２の例が示すシナリオでは、ブロック９００１および９００２におけるＺ位置の多数の角度可変照明ジオメトリでの少なくとも１つの画像データセットの取込みと、ブロック９００６におけるＺ位置の関連する調節とが、すなわち、一般にブロック９００１〜９００６が、多数の繰返し９０１０にわたって繰り返し実行される。この目的のために、ブロック９００７において、さらなる繰返し９０１０を実行するべきかどうかということに関して検査が実行される。この目的のために、異なる終了基準（たとえばカウンタ、タイマなど）が考慮に入れられ得る。
【０１１６】
さらなる繰返し９０１０が実行されるよう意図された場合には、９００１〜９００６が再び実行される。
【０１１７】
任意選択で、ブロック９００８において、後続の繰返し９０１０に向けて角度可変照明ジオメトリが適合され得る。例として、対象物シフトの方向が変化されるように適合され得る。しかしながら、焦点はずれ位置に関して正規化された対象物シフトの大きさも変化され得る。例として、このように、大きな取込み領域で焦点はずれ位置を近似的に判定してＺ位置を近似的に設定することを容易にし、後に、精細かつ高い分解能で焦点はずれ位置を判定してＺ位置を精細に設定することを容易にするために、焦点はずれ位置の単位長当たりの対象物シフトの大きさが、繰返し９０１０ごとに増加され得る。
【０１１８】
任意選択で、ブロック９００９において、企てられた計算および適合に自己矛盾がないかどうか試験される。ここで、２つの先の繰返しにおいて認識された、ブロック９００４における対象物シフトと、対応するブロック９００６におけるＺ位置の変化が、互いに比較され得る。詳細には、ブロック９００６におけるＺ位置の変化によって、ブロック９００４において対象物シフトの予期された変化があったかどうか、検査され得る。詳細には、焦点はずれ位置における（実際の）変化が、たとえば認識された対象物シフトに基づいて判定され得、前記変化が、試料ステージの調節を手段としたＺ位置の変化による焦点はずれ位置の（予期された）変化と比較され得る。相違がある場合には、顕微鏡１００のシステムパラメータの自己矛盾がない適合が可能である。そのような自己矛盾がない適合の状況における詳細は、図１６に関連して以下で説明される。
【０１１９】
図３は、照明モジュール１１１に関る態様を示す。図３は、照明モジュール１１１が、マトリクス構造の、多数の調節可能な光源１２１−１および１２１−２を有することを示す。図３の例では、マトリクス構造は、正方形の単位格子を伴う格子構造として実施されている。ここで、マトリクス構造は、顕微鏡１００の主要な光学軸に対して垂直な面（水平方向の面、実空間座標ＸおよびＹ）に配向されている。この面は試料ステージ（試料ステージは図３には示されていない）に対面している。
【０１２０】
他の例では、マトリクス構造の代わりに、たとえばリング状の配置、準円形の配置など、光源１２１−１、１２１−２の他の幾何学的配置の使用が可能であろう。一般に、光源１２１−１、１２１−２は格子構造に配置され得る。
【０１２１】
一例では、光源１２１−１、１２１−２は、たとえば発光ダイオードといったランプとして実施され得る。そこで、たとえば、異なる光度を有する異なる発光ダイオードが、検査対象物を照明するための光を放射し得るであろう。このようにして、角度可変照明ジオメトリを実施することが可能である。しかしながら、さらなる実装形態では、照明モジュール１１１は空間光変調器（ＳＬＭ）としても実施され得る。このようにして、コンデンサ瞳において空間的に分解されたやり方で介入が企てられ得、これは撮像上の直接効果を有し得る。
【０１２２】
図３はまた、撮像光学ユニット１１２の検知器開口３９９の２倍を示す。検知器開口３９９の２倍の範囲内、すなわち明視野に配置された光源１２１−１は検査対象物の明視野照明をもたらし、検知器開口３９９の２倍の外部、すなわち暗視野に配置された光源１２１−２は検査対象物の暗視野照明をもたらす。
【０１２３】
図４は、例示的照明ジオメトリに関する態様を示す。図４は、様々な光源１２１−１、１２１−２に関してもたらされた、図３の軸Ｘ−Ｘ’に沿った光度３０１を示す。照明ジオメトリ３００は、光度の、ｘ軸に沿った位置に対する依存関係によって特徴づけられ、したがって、照明ジオメトリ３００によって角度可変照明がもたらされる。詳細には、光は、活性化された光源１２１−１（図４の矢印によって表示されている）に関連した角度で検査対象物上に入射する。したがって、照明ジオメトリ３００は対応する照明方向を備える。照明方向の状況におけるさらなる詳細は、図５に関連して以下で説明される。
【０１２４】
図５は、異なる照明方向１０５１、１０５２に関する態様を示す。図５は、照明方向１０５１からの検査対象物４９９の照明を示し、ここで、照明方向は光源１２１Ａに関連しており、照明ジオメトリ３０１に対応する。その上に、図５は、照明方向１０５２からの検査対象物４９９の照明を示し、ここで、照明方向１０５２は光源１２１Ｂに関連しており、照明ジオメトリ３０２に対応する。
【０１２５】
一般に、照明ジオメトリは２つ以上の照明方向を備え得る。例として、各照明ジオメトリに対して照明方向の対応する番号が使用されるように、ライン形のパターンの光源が利用され得る（図６および図８を参照されたい）。
【０１２６】
検査対象物４９９が照明方向１０５１から照明されるとき、システムの焦点面１０３５に検査対象物４９９の再現１０３２が現れ、検査対象物の前記再現は、次いで検知器１１４上に結像される。検査対象物４９９が照明方向１０５２から照明されるとき、焦点面１０３５に検査対象物４９９の再現１０３３が現れる。図５から、再現１０３２、１０３３の位置が、距離１０３４（Ｔ０によって表されており、式２および式３を参照されたい）だけ移動されたこと（対象物シフト）が明らかである。
【０１２７】
さらに、図５には様々なシステムパラメータが示されている。例として、光源１２１Ａと１２１Ｂの間の距離１０４０（ΔＬ）が示されており、距離１０４０は、照明方向１０５１と１０５２の間の距離の測定値としても役立ち得る。照明角度α、βは、照明方向１０５１と１０５２の間の距離のさらなる測定値として役立ち得、主要な光学軸１００１（Ｚ方向１０４７に沿って配向されている）に対する照明方向１０５１、１０５２を含む。
【０１２８】
図６は、図５の照明ジオメトリ３０１、３０２に関する態様を示す。ここで、図６は、照明モジュール１１１の対応する搬送台上の、少し可変の単位セルを有するマトリクス構造でＸＹ平面に配置された、多数の光源１２１を有する照明モジュール１１１を示す。光学軸１００１は図６の図面の面に対して垂直に配向されている。
【０１２９】
図６から、照明ジオメトリ３０１が、ラインパターンに配置された多数の光源１２１の活性化を備え、したがって、照明ジオメトリ３０２は、平行なラインパターンに配置されたさらに多数の光源１２１の作動を備えることが明らかである。したがって、照明ジオメトリ３０１、３０２は、このように、それぞれが複数の照明方向１０５１、１０５２を実施する。
【０１３０】
図６から、マトリクス構造の単位セルが少し変化するために、光源１２１の間の距離１０４０が少し変化することが明らかである。詳細には、異なる照明ジオメトリ３０１、３０２で活性化される、最も近い隣の光源１２１の間の距離１０４０が変化する。距離１０４０のこの変化は、拡大された相関最大値を与える。これは、図７の状況においてより詳細に示される。
【０１３１】
図７は、画像データセット４０１、４０２および関連する２Ｄ相互相関に関する態様を示す。図７は、当初は、照明ジオメトリ３０１、３０２を用いて取り込まれた画像データセット４０１、４０２を示す。複数の照明方向１０５１、１０５２のために、検査対象物４９９は、それぞれの場合において複数回撮像され、対応する再現１０３３および１０３４は、Ｘ方向にオフセットを伴って、すなわち照明ジオメトリ３０１、３０２のラインパターンに沿って、配置されている（図７では、Ｘ方向のオフセットは図解のための大幅に誇張されている）。
【０１３２】
図７はまた、画像データセット４０１と画像データセット４０２の間の２Ｄ相互相関４５０、すなわち対応する相関マトリクス（以下では単に相関と称される）を示す。この場合、距離１０４０が変化するために、相関最大値４６１がＸ方向に広がっていることは明らかである。
【０１３３】
図７は１次相関最大値４６１のみを示す。
【０１３４】
図８は、照明ジオメトリ３０１、３０２に関する態様を示す。原理的に、図８は図６の例に対応する。しかしながら、図８の例では、光源１２１は、この場合、大きな偏差のない一定のグリッド上に配置されている。したがって、図９に見られるように、相関最大値４６１は広がっていない。
【０１３５】
図８は、同様にして、１次相関最大値４６１のみを示す。図１０は２次相関最大値４６２および３次相関最大値４６３も示す。これらは、最も近い隣ではない光源１２１に対応する（図８の斜め破線の矢印を参照されたい）。
【０１３６】
一般に、図８〜図１０の実装形態による１次相関最大値４６１の大きな広がりのない複数の最も近い隣の光源１２１の信号の重ね合わせは、特に大きい信号対雑音比を得るために望ましいものであり得る。信号対雑音比におけるさらなる改善は、たとえば適切な事前の知見とともに対象物シフトの方向を考慮に入れることによって取得され得る。そのような技術は、図１１に関連して以下で示される。
【０１３７】
図１１は、図８による照明ジオメトリ３０１、３０２に関連した画像データセット４０１と４０２の間の相関４５０を示す。原理的に、図１１のシナリオは図９のシナリオに対応する。
【０１３８】
ここで、図１１は、それぞれの場合において、画像データセット４０１と４０２の間の予期された対象物シフトの方向４７１〜４７５を示す。これらの方向４７１〜４７５は、照明モジュール１１１のそれぞれ活性化された光源１２１（図８の矢印を参照されたい）の間の接続するベクトルによる事前の知見として、または一般に照明ジオメトリ３０１および３０２に関連した光源１２１の相対的な位置決めに基づいて、取得され得る。次いで、方向４７１〜４７５に対応する相関４５０のデータポイントのみを選択して、これらの選択されたデータポイントに基づいて対象物シフトを認識することが可能である。違った風に表現すれば、これは、原点から発して、対応する方向４７１〜４７５（図１１の破線）に配向された直線の上にある相関４５０のデータポイントを選択することが可能であることを意味する。
【０１３９】
詳細には、異なる直線の上にあるデータポイントは、互いに組み合わせること、すなわち互いに重ね合わせることができる。これは、有効な方向４７１〜４７５に関する適切な先験的知見によって可能である。これは図１２Ａの状況に示されている。
【０１４０】
図１２Ａは、相関のデータポイントを、基準方向４８０に沿った位置の関数として示すものである。詳細には、対応する相関最大値４６９は図１２Ａに示されている。
【０１４１】
図１２Ａのシナリオでは、対象物シフトの異なる方向４７１〜４７５に対応する異なる直線の上にある相関４５０のデータポイントが、たとえば基準方向４８０上に投影されているデータポイントによって互いに組み合わされる（図１１における垂直方向の矢印および一点鎖線を参照されたい）。その結果、対象物シフトによる信号とノイズ４９２の間の信号対雑音比がさらに改善され得る。その上に、図１２Ａに示されるように、簡単な１Ｄ評価が可能である。
【０１４２】
概して、相関最大値４６１〜４６３の位置は次式で得られる。
2019207396.tif 000004
この式で、ｖｉは光源の対ｉ＝１、２、３、．．．の間の距離ベクトル（すなわち方向４７１〜４７５に対応する）であり、ｃｉは相関最大値の位置であり、Δｚは検査対象物の焦点はずれ位置であり、Ｍａｇは撮像光学ユニット（一般的にはテレセントリック）の倍率であって、Ｌは照明モジュールと検査対象物の間の距離である。
【０１４３】
たとえば照明ジオメトリ３０１、３０２において活性化された光源１２１Ａ、１２１Ｂの間のすべての経路ｉを合計することにより、２Ｄ相関４５０を１Ｄ相関に変換することによって、信号対雑音比が増加され得る。ここでは、採用された照明ジオメトリ３０１、３０２のために、対象物シフトが及び得るのは照明モジュールによって定義された直線（図１１の破線）に沿ってのみであるということが利用され得る。基準方向４８０によって定義された直線上へ射影することによって１Ｄ相関への置換を企てるために、次式のように、包含された光源対の距離ベクトルを考慮に入れるべきであり、
ｃ１ｄ＝Σｉｃｉｅ１ｄ  （５）
ここで、ｅ１ｄは基準直線４８０の方向ベクトルである。式５により、直線４８０上への等距離射影が容易になり得る。
【０１４４】
このように、これらの技術によって、すべての採用された照明強度が、相関の２次最大値をもたらしたとしても、評価中に考慮に入れられる。その上に、相関４５０のいかなる場所にもあり得て極大値をもたらし得る干渉構造は、方向４７１〜４７５の直線に沿った合計では考慮に入れられないので、図１２Ａによる１Ｄ相関には、寄与がより小さいか、または寄与しない。その上に、時間がかかって複雑な２Ｄ相関４５０の評価が、より早く解くことができる１Ｄ問題に変換され得る。
【０１４５】
これらの技術は、カメラのノイズまたは検査対象物の自己相似性さえ、相関４５０における最大値の形の干渉構造をもたらし得るという発見に基づくものである。照明ジオメトリ３０１、３０２の分離している管区構造は、信号対雑音比を強くするために使用され得る。この目的のために、照明モジュール１１１として、たとえば個別のＬＥＤが別個にそれぞれ切り換えられ得るＬＥＤマトリクスを利用することができる。そこで、検査対象物は、個別のＬＥＤを用いて、小さく制限された立体角範囲から照明され得る。照明方向の同位角が過度に拡大するのを回避するために、角度スペクトルを広げるための拡散スクリーンまたは他の光学要素の使用が回避され得る。十分に分離された発光ダイオードが利用され得る。
【０１４６】
図１１および図１２Ａには、対象物シフトの下限を表示する閾値４５９も示されている。したがって、閾値４５９は相関４５０のゼロに関連して配置されている。閾値４５９の範囲内の相関最大値は、評価中に無視される。これは、小さい対象物シフトにおけるそのような相関最大値は、一般的には、たとえば検知器の一定パターンのノイズまたは明るいバックグラウンドなどの干渉構造に由来するという発見に基づくものである。
【０１４７】
図１２Ｂは相関４５０に関る態様を示す。原理的に、図１２Ｂは図１１に対応する。もう一度、画像データセット４０１と４０２を比較することにより、照明方向３０１、３０２に対応する相関４５０が形成される。ここで、図１２Ｂでは、簡単さのために、検査対象物４９９の再現１０３３、１０３４の位置の１次相関最大値４６１のみが示されている。
【０１４８】
図１２Ｂの例では、対象物シフト１０３４の探索領域４５６を備える事前の知見が利用される。閾値４５９によって、探索領域４５６が、小さい対象物シフト１０３４に向けて境界を定められる。探索領域４５６はまた、閾値４５７によって大きい対象物シフト１０３４に境界を定められる。これらも事前の知見によって前もって決められる。探索領域４５６の外部の相関４５０のデータポイントが無視される。閾値４５９が最小の認識し得る対象物シフト１０３４を定義し、閾値４５７が最大の認識し得る対象物シフト１０３４を定義する。
【０１４９】
例として、たとえば大きい方の閾値４５７の探索領域４５６を、とりわけ繰返し９０１０の関数として適合させることが可能であろう（図２を参照されたい）。したがって、事前の知見は、繰返し９０１０の関数としての探索領域４５６を備え得る。例として、最新の繰返し９０１０については、検査対象物４９９の焦点はずれ位置は、たとえば試料の独自の運動または時間的なドリフトによる小さいものしか存在しないと予期するのが適切であろう。このことは、大きい方の閾値４５７を、たとえば初期の不十分な合焦のために検査対象物４９９の大きな焦点はずれ位置もあり得る初期の繰返し９０１０と比較して比較的小さく選択することによって考慮に入れられ得る。大きい方の閾値の継続的な低減は図１２Ｂの矢印によって表されている。
【０１５０】
大きい方の閾値４５７の、繰返し９０１０に対するそのような依存関係の代わりに、またはそれに加えて、事前の知見が、とりわけ顕微鏡１１０の撮像光学ユニット１１２の異なる被写界深度領域用に、たとえば大きい方の閾値４５７の探索領域４５６を備えることも可能であろう。例として、大きい方の閾値４５７は、撮像光学ユニット１１２の被写界深度領域の関数としてパラメータ化されたやり方で与えられ得る。
【０１５１】
このように、図６〜図１２Ｂに関連して上記で説明された様々な技術により、検査対象物４９９の再現１０３３、１０３４を相関４５０に基づいて干渉構造４９２から分離することが容易になる。そのような技術には、検査対象物４９９の再現１０３３、１０３４を干渉構造４９２から分離するためのさらなる技術による置換または補完が可能である。たとえば、さらなる例示的技術が図１３に関連して説明される。
【０１５２】
図１３は画像データセット４０１のタイリングに関する態様を示す。画像データセット４０１には、わずかなコントラストを有する工学の周期構造である検査対象物４９９が示されている。その上に、干渉構造４９２は可視である。画像データセット４０１における干渉構造４９２の再現位置を指定する事前の知見が利用される。例として、顕微鏡１００のユーザから、ユーザインターフェースを介して、対応する制御データが取得され得る。ユーザは、画像データセットの適切なセグメント化を実行し得る。しかしながら、その代わりに、またはそれに加えて、対応する制御データを、訓練された分類器から取得することもできるはずであり、この分類器は、干渉構造４９２の再現位置および／または検査対象物４９９の再現１０３３の位置を認識するように構成されて、画像データセット４０１に対して作用するものである。さらに、図１３から、干渉構造４９２のコントラストが検査対象物４９９のコントラストよりも強いことが明らかであるので、たとえば干渉構造４９２および／または検査対象物４９９のコントラストに関する事前の知見が利用され得る。これは干渉構造４９２の再現位置または検査対象物４９９の再現位置を認識するために利用され得る。
【０１５３】
次いで、画像データセット４０１に対して、図１３の例における干渉構造４９２または検査対象物４９９の再現位置に依拠するタイリングが適用される。図１３には、適切なタイル４０５が破線を使用して示されている。検査対象物４９９はタイル４０５の範囲内に撮像され、補完タイル４０６は干渉構造４９２を備える。次いで、タイル４０６において、画像データセット４０１の評価が抑制され得る。例として、相関４５０は、タイル４０６の画素ではなく単にタイル４０５の画素に基づいて計算され得る。
【０１５４】
図１３には方向４９９Ａ、４９９Ｂも示されており、これらに沿って検査対象物４９９は実空間における周期性を有する。実空間における周期性の方向４９９Ａ、４９９Ｂは、事前の知見として利用可能であり得る。本明細書で説明された技術の状況では、方向４９９Ａ、４９９Ｂと一致しないようなやり方で方向４７１〜４７５を選択することが可能になり得る（図１１を参照されたい）。これは、次いで、対象物シフトの判定に関連した干渉構造としての、検査対象物４９９の実空間における周期性による相関最大値と、採用された照明ジオメトリ３０１、３０２による相関最大値との間を識別することが可能になるためである。これに生得的に達するために、採用された照明ジオメトリ３０１、３０２は連続した繰返しの間で適合され得る（図２のブロック９００８を参照されたい）。次いで、少なくとも平均すると、検査対象物４９９の実空間における周期性と、照明ジオメトリ３０１、３０２による対象物シフトとの、そのような分離が達成され得る。
【０１５５】
加えて、たとえば基準測定により、またはユーザによる検査対象物に対する手動合焦の後に判定された、検査対象物４９９の定義された配置の場合に、検査対象物の実空間における周期性を活動状態で判定することにより、品質がさらに改善され得る。これは、たとえば方向４９９Ａ、４９９Ｂが活動的に測定され得ることを意味する。そのゆえに、較正段階において、焦点における検査対象物の実空間の周期性が、相関４５０の評価におけるバックグラウンドまたは減衰としてその後考慮に入れられるように、測定され得る。したがって、事前の知見は、検査対象物４９９の実空間における周期性を備え得る。
【０１５６】
図１４は、試料ステージ１１３と、試料ステージ１１３上に配置された検査対象物４９９との技術を、Ｚ位置５０１、５０２の変化に関連して示すものである。図１４の例では、検査対象物４９９は、同位角αに対応する照明ジオメトリ３０１を用いて至る所で照明される（図５も参照されたい）。
【０１５７】
Ｚ位置５０１、５０２が変化するとき、検査対象物４９９の再現１０３２、１０３３の位置が変化する。しかしながら、他方では、試料ステージ１１３に固定されていないダスト粒子４９３の再現としての干渉構造４９２は静止／不変のままである。したがって、対応する画像データセットにおける、Ｚ位置５０１、５０２の変化に対して静止したままの構成要素は、干渉構造として識別され得る。
【０１５８】
ここで、異なるＺ位置５０１、５０２に対応する基準画像データセットを取得するために、たとえば図２のブロック９００６によってＺ位置５０１、５０２を繰り返し変化させてよい。これは、１つまたは複数の先の繰返し９０１０から、偏位しているＺ位置５０１、５０２の基準画像データセットを取得することができることを意味する。あるいは、繰返し９０１０中に、たとえば対応する較正段階における異なるＺ位置５０１、５０２の専用の基準測定も実行され得る。そのようなシナリオは図１５の状況に示されている。
【０１５９】
図１５は、２つの照明ジオメトリ３０１、３０２において画像データセット４０１と４０２の間で形成される２Ｄ相関４５０を示す。ここで、図１５の上部の２Ｄ相関４５０はＺ位置５０１に対応し、図１５の下部の２Ｄ相関４５０ＡはＺ位置５０２に対応する。これは、相関４５０は画像データセット４０１、４０２に関して形成され、相関４５０Ａは基準画像データセット４０１Ａ、４０２Ａに関して形成されており、後に対象物シフト１０３４を判定するためにも使用されることを意味する。
【０１６０】
相関４５０と４５０Ａを比較すると、干渉構造４９３の相関最大値はＺ位置５０１、５０２の関数として変化することはないが、検査対象物４９９の相関最大値４６１は変化することが明らかである（図１５には、見やすくするように、対応する水平方向の破線が示されている）。
【０１６１】
これは、相関４５０をきれいにするため、すなわち干渉構造４９３に対応する相関最大値を削除するために利用され得る。これは次式の計算によって実施され得、
2019207396.tif 000005
ここで、Ｋは相関４５０を表し、Ｋｒｅｆは基準画像データセット４０１Ａと４０２Ａの相関４５０Ａを表し、
2019207396.tif 000006
は補正された相関を表す。次いで、補正された相関から進んで、たとえば図６〜図１２または図１３に関連して上記で説明されたような技術がもう一度使用可能である。
【０１６２】
図１６は例示的方法の流れ図である。図１６は、焦点はずれ位置を判定する状況における１つまたは複数の光学系パラメータの使用を示す。例として、この焦点はずれ位置は、対象物シフトと、１つまたは複数のシステムパラメータの値とに基づいて判定され得るものであり、式４およびブロック９００５を参照されたい。
【０１６３】
これは、本明細書で説明される技術のうちいくつかが、システムパラメータの現在の値に関する知見またはアクセス可能性に基づくことを意味する。顕微鏡１００のシステム構成要素が一般的にはユーザインターフェースによって個々に構成され、または計器ごとに個別の差異があるので、顕微鏡１００の構成要素が変更されるかまたは新しく調節されたら直ちにシステムパラメータの更新を企てることが役立ち得る。例として、とりわけ、たとえば倍率、試料ステージ１１３からの照明モジュール１１１の距離といったシステムパラメータが、式２、式３または式４に従って適合され得る。
【０１６４】
ここで、１つまたは複数のそのようなシステムパラメータを判定するために、原理的に大差がある技術が利用可能である。第１の例では、１つまたは複数のシステムパラメータは、顕微鏡１００のハードウェア構成要素の仕様から判定され得る。例として、これは、照明モジュール１１１における光源１２１、１２１−１、１２１−２の距離および位置に関係する。光源が、一般的には照明モジュール１１１の搬送台にしっかりと取り付けられているので、そのようなシステムパラメータは、たとえば温度または時間の関数としてのドリフトがなく、または深刻なドリフトはなく、たとえば方向４７１〜４７５に関して式４とともに役立ち得る。さらなる例では、その代わりに、またはそれに加えて、たとえば適切な基準試験対象物によって、系統的な較正を実行することが可能であろう。最後に、その代わりに、またはそれに加えて、適切な評価によって現在の測定から１つまたは複数のシステムパラメータを判定することが可能である。ここで、とりわけ、自己矛盾がない適合は、複数の繰返し９０１０にわたって役立ち得る（図２を参照されたい）。
【０１６５】
ここで、そのようなシナリオでは、自己矛盾がない適合の歪曲を回避するのが望ましいであろう。例として、対象物シフト１０３４が不正確に判定されると、そのような歪曲が生じる可能性がある。したがって、識別された対象物シフト１０３４に関する信頼性または信頼水準を考慮に入れることが役立ち得る。例として、これは、対応する相関最大値向けの閾値４５８に関連して実施され得る（図１２Ａを参照されたい）。例として、次式のように、相関最大値４６９に関して正規化された信号レベル４５０が評価され得、
2019207396.tif 000007
ここで、Ｃｍａｘは相関最大値４６９における信号値を表し、Ｃｍｉｎは相関最小値４５０における信号値を表し、Ｃｔｈｒｅｓは閾値４５８を表す。
【０１６６】
閾値４５８に届かなければ、対象物シフトの認識が不正確であり得るので、適切な場合には対応する信号値を棄却するべきであり、修正された照明ジオメトリおよび／または修正されたＺ位置を用いて対象物シフトの識別を更新するべきである。ここで、図１２Ａのシナリオでは、様々な方向４７１〜４７５に沿って相関の信号値を重ね合わせることにより、より大きい信号対雑音比の結果として、より大きい閾値４５８が保証され、よってより高い信頼性が保証され得ることが明らかである。しかしながら、一般に、式７はまた、方向４７１〜４７５に沿って信号値をそのように重ね合わせることなく実施され得る。
【０１６７】
相関最大値４６９が、たとえば閾値４５８を考慮に入れることによって（式７を参照されたい）特に信頼できるやり方で確実に見つかった場合には、これは、システムパラメータの値の自己矛盾がない適合の開始として役立ち得る。これは図１６の方法に関連して説明される。ここで、システムパラメータ９０１１の標準値または初期値は、当初は、初期化９０１２の範囲内に拘束される。図１６の例では、システムパラメータ９０１１は式４からのパラメータを備える。例として、初期化９０１２は、顕微鏡１００の構成に基づく標準値をもたらし得る。たとえば、これらは、たとえばシステムメモリのブートパーティションまたはファームウェアパーティションといった不揮発性のシステムメモリからロードされ得る。
【０１６８】
ブロック９０１６を参照して、第１の繰返し９０１０において実行インデックスｉが初期化される。例として、ｉ＝０に初期化され得る。
【０１６９】
ブロック９０１７において測定が実行される。ブロック９０１７は、特定のＺ位置５０１、５０２、および照明ジオメトリ３０１、３０２を設定することを備え、すなわち、詳細には、活性化された光源１２１、距離１０４０、および方向４７１〜４７５（図５〜図１１を参照されたい）を設定することを備え、ブロック９０１８を参照されたい。
【０１７０】
次いで、ブロック９０１９において、異なる照明ジオメトリ３０１、３０２で、または以前の設定に従って、画像データセット４０１、４０２が取り込まれる（図２のブロック９００１、９００２も参照されたい）。
【０１７１】
次いで、ブロック９０２０において評価が実施され、すなわち、たとえば図２のブロック９００３〜９００４が実行されて対象物シフト１０３４が認識される。
【０１７２】
続いて、一般に任意選択であるブロック９０２２において、対象物シフト１０３４が認識されたことに伴う信頼水準が十分かどうか検査される。この目的のために、たとえば式７による評価が実行され得る。
【０１７３】
信頼水準が十分でないと、ブロック９０２１において焦点はずれ位置の測定値が棄却され、ブロック９０１６で次の繰返しへ進む。次いで、次の繰返し９０１０のブロック９０１８において照明ジオメトリが適合され（図２のブロック９００８も参照されたい）、かつ／または任意選択で、Ｚ位置５０１、５０２も、たとえばランダムまたはインクリメンタルなやり方で変化される。
【０１７４】
そうでなければ、ブロック９０１３において、ｉ＝０に関するシステムパラメータ９０１１を使用して焦点はずれ位置Δｚが判定される（図２のブロック９００５を参照されたい）。例として、ｉ＝０の最初の繰返し９０１０では、９０１２から取得されたシステムパラメータの値が使用され得る。次いで、ブロック９０１４においてＺ位置５０１、５０２が設定される（図２のブロック９００６を参照されたい）。例として、Ｚ位置５０１、５０２は、焦点はずれ位置が名目上０に設定されるように設定され得る。Ｚ位置５０１、５０２の変化は、Δｐｚ＝ｐｚｉ＋１−ｐｚｉによって与えられる。
【０１７５】
次いで、ｉ→ｉ＋１として、ブロック９０１６において次の繰返し９０１０が起動される。
【０１７６】
その上に、ブロック９０１５が実行される。ブロック９０１５では、たとえばｉとｉ＋１との２つの繰返しの間で、焦点はずれ位置の変化が、２つの繰返しの間でのＺ位置５０１、５０２の変化と比較される。例として、それぞれの場合において、ブロック９０１３によって、２つの繰返し９０１０からの焦点はずれ位置の計算値の間の減算（Δｚｉ＋１−Δｚｉ）が行われ得て、この値が、ブロック９０１４によって、これらの繰返し９０１０から試料ステージ１１３の制御データによって指示されたＺ位置５０１、５０２の変化（Δｐｚ＝ｐｚｉ−１−ｐｚｉ）と比較され得る。焦点はずれ位置の変化と現在のシステムパラメータによるＺ位置５０１、５０２の変化との間に偏差があると、すなわちΔｐｚ／（Δｚｉ−１−Δｚｉ）≠１であると、たとえばΔｐｚ／（Δｚｉ−１−Δｚｉ）＝１にするようなやり方で、または別のインクリメンタルな近似によって、システムパラメータの自己矛盾がない適合が可能である。これは、一方では対象物シフトと焦点はずれ位置の間の正確な関係を取得するため、他方では顕微鏡１００の現在の構成に関して試料ステージの位置を変えるために、対象物シフトの信頼できる結果のための記録パラメータにおける変化を記録するのが望ましいはずであるという発見に基づくものである。
【０１７７】
次いで、９０１３において、システムパラメータの適合された値が、後続の繰返し９０１０で使用される。
【０１７８】
要約すると、上記で説明された様々な技術は、角度可変照明ジオメトリを用いて取り込まれた画像データセットをデジタル的に後処理することにより、自動焦点の適用を助長するものである。これらの技術により、検査対象物の焦点ずれの位置を特に頑健かつ迅速に判定することが可能になる。例として、これにより、長期測定が確実に実行され得る。
【０１７９】
要約すると、上記には以下の実施例が説明されている。
【実施例１】
【０１８０】
顕微鏡（１００）を操作するための方法であって、
−  多数の角度可変照明ジオメトリ（３００〜３０２）において少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）を取り込むことと、
−  事前の知見を表す制御データに基づき、少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）において、干渉構造（４９２、４９３）から検査対象物（４９９）の再現（１０３２、１０３３）を分離することと、
−  分離に基づき、少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）において、角度可変照明ジオメトリの変化に関連して変化する構成要素を、検査対象物（４９９）の対象物シフト（１０３４）として認識することと、
−  対象物シフト（１０３４）に基づき、検査対象物（４９９）の焦点はずれ位置を判定することと、
−  焦点はずれ位置に基づき、顕微鏡（１００）の試料ステージ（１１３）のＺ位置（５０１、５０２）を設定することとを備える方法。
【実施例２】
【０１８１】
事前の知見が、少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）における対象物シフト（１０３４）の少なくとも１つの方向（４７１〜４７５）を備える、実施例１に記載の方法。
【実施例３】
【０１８２】
−  少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）の相関（４５０、４５０Ａ）を実行することと、
−  対象物シフト（１０３４）の少なくとも１つの方向（４７１〜４７５）に対応する相関（４５０、４５０Ａ）のデータポイントを選択することであって、対象物シフト（１０３４）が、選択されたデータポイントに基づいて認識される、選択することとをさらに備える、実施例２に記載の方法。
【実施例４】
【０１８３】
−  少なくとも１つの方向（４７１〜４７５）のうち第１の方向（４７１〜４７５）に対応する、相関（４５０、４５０Ａ）の第１のデータポイントを選択することと、
−  少なくとも１つの方向（４７１〜４７５）のうち第２の方向（４７１〜４７５）に対応する、相関（４５０、４５０Ａ）の第２のデータポイントを選択することと、
−  第１のデータポイントと第２のデータポイントを重ね合わせることであって、対象物シフト（１０３４）が、選択されて重ね合わされたデータポイントに基づいて認識される、重ね合わせることとをさらに備える、実施例３に記載の方法。
【実施例５】
【０１８４】
−  顕微鏡（１００）の照明モジュール（１１１）の光源（１２１、１２１−１、１２１−２、１２１Ａ、１２１Ｂ）の相対的な位置決めに基づいて対象物シフト（１０３４）の少なくとも１つの方向（４７１〜４７５）を判定することであって、前記光源が多数の角度可変照明ジオメトリ（３００〜３０２）に関連づけられている、判定することをさらに備える、実施例２から４のいずれか１つに記載の方法。
【実施例６】
【０１８５】
事前の知見が対象物シフト（１０３４）の探索領域（４５６、４５７、４５９）を備える、実施例１から５のいずれか１つに記載の方法。
【実施例７】
【０１８６】
多数の可変角度照明ジオメトリ（３００〜３０２）において少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）を取り込むことと、これに関連してＺ位置（５０１、５０２）を設定することとが、多数の繰返し（９０１０）にわたって繰り返し実行され、事前の知見が、繰返し（９０１０）の関数としての探索領域（４５６、４５７、４５９）を備える、実施例６に記載の方法。
【実施例８】
【０１８７】
事前の知見が、顕微鏡（１００）の撮像光学ユニット（１１３）の異なる被写界深度範囲に関する探索領域（４５６、４５７、４５９）を備える、実施例６または７に記載の方法。
【実施例９】
【０１８８】
事前の知見が、干渉構造（４９２、４９３）の再現位置と、少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）における検査対象物（４９９）の再現位置とのうちの少なくとも１つを備える、実施例１から８のいずれか１つに記載の方法。
【実施例１０】
【０１８９】
−  干渉構造（４９２、４９３）の再現位置に依拠して、少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）にタイリング（４０５、４０６）を適用することと、
−  干渉構造（４９２、４９３）を含有するタイリング（４０５、４０６）の画像データセットタイルにおいて、少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）の評価を抑制することとをさらに備える、実施例９に記載の方法。
【実施例１１】
【０１９０】
事前の知見が、干渉構造（４９２、４９３）のコントラストと、少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）における検査対象物（４９９）の再現（１０３２、１０３３）のコントラストとのうちの少なくとも１つを備える、実施例１から１０のいずれか１つに記載の方法。
【実施例１２】
【０１９１】
−  少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）の相関（４５０、４５０Ａ）を実行することと、
−  相関（４５０、４５０Ａ）における少なくとも１つの相関最大値（４６１〜４６３、４６９）を認識することと、
−  干渉構造（４９２、４９３）のコントラストに基づき、少なくとも１つの相関最大値（４６１〜４６３、４６９）を棄却することとをさらに備える、実施例１１に記載の方法。
【実施例１３】
【０１９２】
事前の知見が、検査対象物（４９９）の実空間における周期性（４９９Ａ、４９９Ｂ）を備える、実施例１から１２のいずれか１つに記載の方法。
【実施例１４】
【０１９３】
−  顕微鏡（１００）のユーザインターフェースから制御データを受け取ることをさらに備える、実施例１から１３のいずれか１つに記載の方法。
【実施例１５】
【０１９４】
−  少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）に対して作用する訓練された分類器から制御データを受け取ることをさらに備える、実施例１から１４のいずれか１つに記載の方法。
【実施例１６】
【０１９５】
顕微鏡（１００）を操作するための方法であって、
−  多数の角度可変照明ジオメトリ（３００〜３０２）において少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）を取り込むことと、
−  顕微鏡（１００）の試料ステージ（１１３）の多数のＺ位置において多数の基準画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）を取り込むことと、
−  Ｚ位置（５０１、５０２）の変化に対して静止している、多数の基準画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）における構成要素を、干渉構造（４９２、４９３）として認識することと、
−  少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）において、認識された干渉構造（４９２、４９３）から検査対象物（４９９）の再現（１０３２、１０３３）を分離することと、
−  分離に基づき、少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）において、角度可変照明ジオメトリの変化に関連して変化する構成要素を、検査対象物（４９９）の対象物シフト（１０３４）として認識することと、
−  対象物シフト（１０３４）に基づき、検査対象物（４９９）の焦点はずれ位置を判定することと、
−  焦点はずれ位置に基づき、顕微鏡（１００）の試料ステージ（１１３）のＺ位置（５０１、５０２）を設定することとを備える方法。
【実施例１７】
【０１９６】
−  少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）の相関（４５０、４５０Ａ）を実行することと、
−  多数の基準画像データセットの相関（４５０、４５０Ａ）を実行することと、
−  少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）の相関（４５０、４５０Ａ）を多数の基準画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）の相関（４５０、４５０Ａ）と比較することであって、これらの比較に基づいて干渉構造（４９２、４９３）が認識される、比較することとをさらに備える、実施例１６に記載の方法。
【実施例１８】
【０１９７】
多数の角度可変照明ジオメトリ（３００〜３０２）において少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）を取り込むことと、これに関連してＺ位置（５０１、５０２）を設定することとが、多数の繰返し（９０１０）にわたって繰り返し実行され、
多数の繰返し（９０１０）の後続の繰返し（９０１０）向けの多数の基準画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）が、多数の繰返し（９０１０）のうち１つまたは複数の先の繰返し（９０１０）の少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）に基づいて取得されたものである、実施例１６または１７に記載の方法。
【実施例１９】
【０１９８】
顕微鏡（１００）を操作するための方法であって、
多数の繰返し（９０１０）のうちそれぞれの繰返し（９０１０）について、
−  多数の角度可変照明ジオメトリ（３００〜３０２）において少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）を取り込むことと、
−  少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）において、角度可変照明ジオメトリの変化に関連して変化する構成要素を、検査対象物（４９９）の対象物シフト（１０３４）として認識することと、
−  対象物シフト（１０３４）に基づき、検査対象物（４９９）の焦点はずれ位置を判定することと、
−  焦点はずれ位置に基づき、顕微鏡（１００）の試料ステージ（１１３）のＺ位置（５０１、５０２）を設定することとを備え、
−  多数の繰返し（９０１０）の連続した繰返し（９０１０）の間で多数の角度可変照明ジオメトリ（３００〜３０２）を適合させることをさらに備える方法。
【実施例２０】
【０１９９】
多数の角度可変照明ジオメトリ（３００〜３０２）が、対象物シフト（１０３４）の方向（４７１〜４７５）を変化させるように適合される、実施例１９に記載の方法。
【実施例２１】
【０２００】
多数の角度可変照明ジオメトリ（３００〜３０２）が、焦点はずれ位置の単位長当たりの対象物シフト（１０３４）の大きさを変化させるように適合される、実施例１９または２０に記載の方法。
【実施例２２】
【０２０１】
焦点はずれ位置の単位長当たりの対象物シフト（１０３４）の大きさが後続の繰返し（９０１０）に向けて増加される、実施例２１に記載の方法。
【実施例２３】
【０２０２】
顕微鏡（１００）を操作するための方法であって、
多数の繰返し（９０１０）のうちそれぞれの繰返し（９０１０）について、
−  多数の角度可変照明ジオメトリ（３００〜３０２）において少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）を取り込むことと、
−  少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）において、角度可変照明ジオメトリの変化に関連して変化する構成要素を、検査対象物（４９９）の対象物シフト（１０３４）として認識することと、
−  対象物シフト（１０３４）に基づき、検査対象物（４９９）の焦点はずれ位置を判定することと、
−  焦点はずれ位置に基づき、顕微鏡（１００）の試料ステージ（１１３）のＺ位置（５０１、５０２）を設定することとを備え、
−  多数の繰返し（９０１０）のうち２つの繰返し（９０１０）に関して認識された対象物シフト（１０３４）に基づき、２つの繰返し（９０１０）の間の、検査対象物（４９９）の焦点はずれ位置における変化を判定することと、
−  顕微鏡（１００）の試料ステージ（１１３）の制御データに基づき、２つの繰返し（９０１０）の間の、試料ステージ（１１３）のＺ位置（５０１、５０２）における変化を判定することと、
−  焦点はずれ位置における変化をＺ位置（５０１、５０２）における変化と比較することとをさらに備える方法。
【実施例２４】
【０２０３】
検査対象物（４９９）の焦点はずれ位置が、顕微鏡（１００）の少なくとも１つの光学系パラメータ（９０１１）に基づいてさらに判定される、実施例２３に記載の方法。
【実施例２５】
【０２０４】
少なくとも１つの光学系パラメータ（９０１１）が、倍率と、顕微鏡（１００）の照明モジュール（１１１）の、試料ステージ（１１３）からの間隔とのグループから選択される、実施例２４に記載の方法。
【実施例２６】
【０２０５】
−  上記の比較に基づき、多数の繰返し（９０１０）のうち１つまたは複数の後続の繰返し（９０１０）に向けて、少なくとも１つの光学系パラメータ（９０１１）を自己矛盾なく適合させることをさらに備える、実施例２４または２５に記載の方法。
【実施例２７】
【０２０６】
論理回路を備える、顕微鏡向けの制御ユニットであって、論理回路が、
−  多数の角度可変照明ジオメトリ（３００〜３０２）において少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）を取り込むステップと、
−  事前の知見を表す制御データに基づき、少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）において、干渉構造（４９２、４９３）から検査対象物（４９９）の再現（１０３２、１０３３）を分離するステップと、
−  分離に基づき、少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）において、角度可変照明ジオメトリの変化に関連して変化する構成要素を、検査対象物（４９９）の対象物シフト（１０３４）として認識するステップと、
−  対象物シフト（１０３４）に基づき、検査対象物（４９９）の焦点はずれ位置を判定するステップと、
−  焦点はずれ位置に基づき、顕微鏡（１００）の試料ステージ（１１３）のＺ位置（５０１、５０２）を設定するステップとを実行するように構成されている、制御ユニット。
【実施例２８】
【０２０７】
論理回路が、実施例１から１５のいずれか１つに記載の方法を実行するように構成されている、実施例２７に記載の制御ユニット。
【実施例２９】
【０２０８】
論理回路を備える、顕微鏡向けの制御ユニットであって、論理回路が、
−  多数の角度可変照明ジオメトリ（３００〜３０２）において少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）を取り込むステップと、
−  顕微鏡（１００）の試料ステージ（１１３）の多数のＺ位置において多数の基準画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）を取り込むステップと、
−  Ｚ位置（５０１、５０２）の変化に対して静止している、多数の基準画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）における構成要素を、干渉構造（４９２、４９３）として認識するステップと、
−  少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）において、認識された干渉構造（４９２、４９３）から検査対象物（４９９）の再現（１０３２、１０３３）を分離するステップと、
−  分離に基づき、少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）において、角度可変照明ジオメトリの変化に関連して変化する構成要素を、検査対象物（４９９）の対象物シフト（１０３４）として認識するステップと、
−  対象物シフト（１０３４）に基づき、検査対象物（４９９）の焦点はずれ位置を判定するステップと、
−  焦点はずれ位置に基づき、顕微鏡（１００）の試料ステージ（１１３）のＺ位置（５０１、５０２）を設定するステップとを実行するように構成されている、制御ユニット。
【実施例３０】
【０２０９】
論理回路が、実施例１６〜１８のいずれか１つに記載の方法を実行するように構成されている、実施例２９に記載の制御ユニット。
【実施例３１】
【０２１０】
論理回路を備える、顕微鏡向けの制御ユニットであって、論理回路が、
−  多数の角度可変照明ジオメトリ（３００〜３０２）において少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）を取り込むステップと、
−  少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）において、角度可変照明ジオメトリの変化に関連して変化する構成要素を、検査対象物（４９９）の対象物シフト（１０３４）として認識するステップと、
−  対象物シフト（１０３４）に基づき、検査対象物（４９９）の焦点はずれ位置を判定するステップと、
−  焦点はずれ位置に基づき、顕微鏡（１００）の試料ステージ（１１３）のＺ位置（５０１、５０２）を設定するステップとを行うように構成され、
論理回路は、
−  多数の繰返し（９０１０）の連続した繰返し（９０１０）の間で多数の角度可変照明ジオメトリ（３００〜３０２）を適合させるステップを行うようにさらに構成される、制御ユニット。
【実施例３２】
【０２１１】
論理回路が、実施例１９〜２２のいずれか１つに記載の方法を実行するように構成されている、実施例３１に記載の制御ユニット。
【実施例３３】
【０２１２】
論理回路を備える、顕微鏡向けの制御ユニットであって、論理回路が、
−  多数の角度可変照明ジオメトリ（３００〜３０２）において少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）を取り込むステップと、
−  少なくとも１つの画像データセット（４０１、４０２、４０１Ａ、４０２Ａ）において、角度可変照明ジオメトリの変化に関連して変化する構成要素を、検査対象物（４９９）の対象物シフト（１０３４）として認識するステップと、
−  対象物シフト（１０３４）に基づき、検査対象物（４９９）の焦点はずれ位置を判定するステップと、
−  焦点はずれ位置に基づき、顕微鏡（１００）の試料ステージ（１１３）のＺ位置（５０１、５０２）を設定するステップとを行うように構成され、
論理回路は、
−  多数の繰返し（９０１０）のうち２つの繰返し（９０１０）に関して認識された対象物シフト（１０３４）に基づき、２つの繰返し（９０１０）の間の、検査対象物（４９９）の焦点はずれ位置における変化を判定するステップと、
−  顕微鏡（１００）の試料ステージ（１１３）の制御データに基づき、２つの繰返し（９０１０）の間の、試料ステージ（１１３）のＺ位置（５０１、５０２）における変化を判定するステップと、
−  焦点はずれ位置における変化をＺ位置（５０１、５０２）における変化と比較するステップとを行うようにさらに構成される、制御ユニット。
【実施例３４】
【０２１３】
論理回路が、実施例２３から２６のいずれか１つに記載の方法を実行するように構成されている、実施例３３に記載の制御ユニット。
【０２１４】
言うまでもなく、上記で説明された本発明の実施形態および態様の特徴は、互いに組み合わされ得るものである。詳細には、特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく、説明された組合せで使用され得るばかりでなく、他の組合せ、またはそれ自体で使用され得る。
【０２１５】
例として、上記で説明された様々な技術では、未加工の画像データセットが前処理なしで使用されていた。しかしながら、この場合、様々な例において前処理が実施され得る。例として、画像データセットの様々な画素から平均コントラストが差し引かれ得るなどである。他の前処理技術が、少なくとも１つの画像データセットを取り込む状況で考慮に入れられ得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【外国語明細書】
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