KR100661794B1 - Infrared thermal image microscope with blackbody source - Google Patents

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Abstract

An infrared thermal image microscope equipped with an infrared black body is provided to accurately carry out an operation of measuring the temperature by compensating heat variation or performance variation in real time. An infrared thermal image shield film(33) encloses a specimen to shield inflow of an infrared thermal image incident or reflected from the outside and to reduce scattered reflection of an infrared thermal image generated from the inside. A reference black body(25) is positioned near the specimen on a stage(31). The reference black body is maintained at a certain temperature while the black body and the specimen are photographed, so that an image processing unit refers the reference block body as an absolute temperature reference.

Description

적외선 흑체가 내장된 적외선 열상 현미경{Infrared Thermal Image Microscope with Blackbody Source}Infrared Thermal Image Microscope with Blackbody Source

도1는 본 발명에 따른 적외선 열상 현미경의 전체 사시도,1 is an overall perspective view of an infrared thermal microscope according to the present invention,

도2은 본 발명에 따른 적외선 열상 현미경의 블록도,2 is a block diagram of an infrared thermal microscope according to the present invention;

도3는 집속 반사경의 사시도,3 is a perspective view of a focusing reflector;

도4는 흑체 소스 제어기의 블록도,4 is a block diagram of a black body source controller;

도5는 본 발명에 따른 적외선 열상 현미경으로 시료 촬영 시 디스플레이되는 화면을 나타내는 도면. 5 is a view showing a screen displayed when taking a sample with an infrared thermal microscope according to the present invention.

본 발명은 적외선 열상 현미경에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 세포 등의 생명체 또는 화학적 반응, 물리적 반응, 반도체칩과 같은 시료를 분석하는 적외선 열상 현미경에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an infrared thermal microscope, and more particularly, to an infrared thermal microscope for analyzing a sample such as a living organism such as a cell or a chemical reaction, a physical reaction, or a semiconductor chip.

세포 등의 시료를 분석하는 장치 중 종래부터 사용되고 있는 광학 현미경은 시료의 가시광선 대역을 관찰하는 장비로서 피사체(시료)의 영상의 크기를 물리적으로 확대하여 시료를 관찰하는데 사용되어 왔다. 그러나 광학 현미경을 통한 시료 관찰은 시료의 외부 형상을 인식하는데 주 기능이 있는 것이고 그 이상의 특별한 기능이 있는 것은 아니었다. BACKGROUND OF THE INVENTION An optical microscope conventionally used among apparatuses for analyzing a sample such as a cell has been used to observe a sample by physically enlarging the size of an image of a subject (sample) as a device for observing a visible light band of the sample. However, observation of the sample through an optical microscope has a main function of recognizing the external shape of the sample and no special function.

특히 여러 가지 시료분석 방법 중 시료의 온도를 분석하는 방법으로서 시료에 온도계를 접촉시켜 온도를 측정하는 방법이 있어왔는데, 시료에 온도계를 부착하여 온도를 측정하는 방법은 시료의 어느 한 부분에 대한 온도 분석에 국한되는 단점이 있고 시간의 변화에 대한 분석 등 다양한 분석에도 어려움이 존재하였다. 또한 종래의 기술 중에는 시료 전체의 온도를 분석하는데 있어서 광학적으로 집속된 열을 단순히 분석하는 정도에 그치고 있다. 어떠한 시료의 평면의 열을 한점(single focus)으로 집속하여 보는 방식인 것이다.In particular, as a method of analyzing the temperature of a sample among various sample analysis methods, there has been a method of measuring a temperature by contacting a thermometer to a sample, and a method of measuring a temperature by attaching a thermometer to a sample is a temperature of any part of the sample. There are disadvantages that are limited to analysis, and there are difficulties in various analysis such as analysis of time change. In addition, in the related art, in analyzing the temperature of the entire sample, only the optically focused heat is simply analyzed. It is a way of converging the heat of a plane of a sample with a single focus.

이와 같은 종래 광학 현미경의 제약을 극복하고 또한 시료의 온도분석을 보다 구체적이고 강력하게 지원하기 위해 최근 적외선 열상 카메라를 이용하여 시료의 온도분석을 수행하는 방법이 사용되고 있다. In order to overcome the limitations of the conventional optical microscope and to support the temperature analysis of the sample more specifically and powerfully, a method of performing the temperature analysis of the sample using an infrared thermal camera has recently been used.

적외선 열상 현미경은 단순히 시료의 온도만을 분석하는 것이 아니라 자연계에 일어나는 시료의 화학적 물리적 변화의 열작용, 전기, 전자적 작동에 의한 적외선 열상 방사 변화를 실시간에 따른 적외선 열상 방사량을 측정하고 그 현상을 디스플레이할 수 있고, 이에 따라 시료의 온도분석과 열분석의 2차원 이미지화가 가능하게 되어 어떠한 형태라도 온도분석에 있어서 사용자의 목적에 쉽게 부합될 수 있다는 장점이 있다. Infrared thermal microscopy can not only analyze the temperature of the sample, but also measure the infrared thermal radiation in real time and display the phenomenon of infrared thermal radiation changes caused by thermal, electrical and electronic operations of the chemical and physical changes of the sample in nature. As a result, two-dimensional imaging of the temperature analysis and the thermal analysis of the sample is possible, so that any form can be easily adapted to the user's purpose in the temperature analysis.

또한 지금까지 시뮬레이션과 추측으로 이루어진 열 분석에 대해 실측이라는 실험적, 시험적 기법을 사용할 수 있게 되어 실질적이고 정확한 데이터를 얻음으로 써 광학 현미경으로는 수행할 수 없는 다양한 열 분석이 가능하게 된 것이다. In addition, experimental and experimental techniques, such as measurement, can be used for thermal analysis, which has been made up of simulations and speculations, to obtain a variety of thermal analyzes that cannot be performed with an optical microscope.

그런데 적외선 열상 현미경으로 미세 온도 분석을 수행함에 있어서 주변온도의 변화에 의해 시료의 실제 온도를 정확히 측정하지 못하거나 또는 적외선 열상 현미경 자체의 성능변화나 혹은 렌즈교체로 인해 적외선 열상 현미경의 교정이 필요한 경우가 발생한다. 예컨대 시료의 온도 상승에 따라 적외선 열상 카메라로 촬영 시 주변 특정 부품의 온도변화에 의해 일시적으로 시료의 온도 분해능과 정확도가 저해되는 경우가 발생할 수 있고, 렌즈를 교체하거나 렌즈 배율을 변경하였을 때 렌즈에 따른 적외선 열상 투과율과 굴절률의 변화로 인해 정확한 계측이 불가능해지는 경우가 발생하기도 한다. However, in performing infrared temperature microscopy analysis, if the actual temperature of the sample cannot be measured accurately due to the change of ambient temperature, or if the infrared thermal microscope needs to be calibrated due to the performance change of the infrared thermal microscope itself or the lens replacement. Occurs. For example, the temperature resolution and accuracy of the sample may be temporarily impaired due to the temperature change of a specific component when shooting with an infrared thermal camera due to the temperature increase of the sample.When the lens is replaced or the lens magnification is changed, In some cases, accurate measurement may not be possible due to the change in the infrared thermal transmittance and the refractive index.

이와 같이 주변온도 변화 보상이나 열 잡음의 보상, 장치 자체의 보정, 렌즈 교체 시 렌즈특성에 맞는 보정 등의 각종 보정기능을 수행함으로써 온도측정의 정확도를 더욱 향상시킬 수 있는 적외선 열상 현미경 장치가 요구된다. As such, there is a need for an infrared thermal microscope apparatus capable of further improving accuracy of temperature measurement by performing various correction functions such as compensation for changes in ambient temperature, compensation for thermal noise, correction of the device itself, and correction for lens characteristics when the lens is replaced. .

본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 단순히 적외선 열상 현미경으로 시료의 열 영상을 디스플레이하는 것에 그치지 않고, 더 나아가 주변의 열 변화나 열 잡음 및 렌즈변경이나 장치 성능변화에 대해 실시간으로 보상함으로써 시료의 온도 분포, 온도 측정, 온도변화를 추적 등의 온도계측 작업을 보다 정확히 수행할 수 있는 적외선 열상 현미경 장치를 제시하는데 그 목적이 있다. The present invention has been made to solve the problems of the prior art, and not only to display a thermal image of a sample with an infrared thermal microscope, but also to change the ambient heat, thermal noise, lens change, or device performance change. The purpose of this paper is to provide an infrared thermal microscope device that can perform more accurate thermometer-side tasks such as temperature distribution, temperature measurement, and temperature change tracking of samples by real-time compensation.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 적외선 열상 현미경 장치를 도면을 참조하여 설명한다. An infrared thermal microscope apparatus of the present invention for achieving the above object will be described with reference to the drawings.

도1은 본 발명에 따른 적외선 열상 현미경의 개략적인 사시도를 나타낸다. 1 shows a schematic perspective view of an infrared thermal microscope according to the present invention.

적외선 열상 현미경 장치(10)의 본체(70) 위에는 시료를 얻어놓기 위한 스테이지(31)가 설치되어 있고, 본체(70)에서 상방으로 뻗어있는 지지대(60)의 상단부에는 적외선 열상 카메라가 내장되어 있는 카메라 하우징(50)이 설치되어 있다. 카메라 하우징(50)의 앞쪽에는 적외선 열상 현미경으로 촬영한 시료를 사용자가 볼 수 있도록 LCD 디스플레이와 같은 모니터(16)가 설치되어 있다. On the main body 70 of the infrared thermal microscope apparatus 10, a stage 31 for acquiring a sample is provided, and an infrared thermal camera is built in the upper end of the support 60 extending upward from the main body 70. The camera housing 50 is provided. In front of the camera housing 50, a monitor 16 such as an LCD display is installed so that a user can view a sample taken by an infrared thermal microscope.

그러나 도1에 도시된 적외선 열상 현미경 장치(10)는 적외선 열상 현미경 장치의 개략적인 형상만을 도시한 것이고 적외선 열상 현미경 장치를 실제로 구현할 때에는 장치의 배열을 얼마든지 변형할 수 있다. 예컨대 모니터(16)가 본체(70)위에 설치될 수도 있고, 적외선 열상 화상을 처리하는 이미지 처리장치가 카메라 하우징(50), 지지대(60), 또는 본체(70) 중 어느 곳에 위치할 수도 있다. However, the infrared thermal microscope apparatus 10 shown in FIG. 1 shows only a schematic shape of the infrared thermal microscope apparatus, and the arrangement of the apparatus can be modified as much as the actual implementation of the infrared thermal microscope apparatus. For example, the monitor 16 may be installed on the main body 70, and an image processing apparatus for processing an infrared thermal image may be located at any one of the camera housing 50, the support 60, or the main body 70.

도1의 적외선 열상 현미경 장치(10)에 의하여, 카메라 하우징(50)내에 설치된 적외선 열상 카메라가 스테이지(31) 위에 놓여진 시료를 촬영하면 촬영된 화상 이미지가 이미지 처리장치(도시생략)에서 디지털 신호 처리(DSP)되고, DSP처리된 화상 이미지는 카메라 하우징(50) 전방에 설치된 모니터(16)에 디스플레이되거나 본체(70)의 인터페이스 장치(도시생략)을 통해 외부 컴퓨터 장치로 전송된다. 이와 같은 적외선 열상 현미경 장치(10)의 구체적 구성에 대해서는 도2를 참조하여 이하에서 상세히 설명하기로 한다. When the infrared thermal camera installed in the camera housing 50 photographs a sample placed on the stage 31 by the infrared thermal microscope apparatus 10 of FIG. 1, the captured image image is digitally processed by an image processing apparatus (not shown). The DSP-processed and DSP-processed image image is displayed on the monitor 16 installed in front of the camera housing 50 or transmitted to an external computer device through an interface device (not shown) of the main body 70. A detailed configuration of the infrared thermal microscope apparatus 10 will be described in detail below with reference to FIG. 2.

도2는 도1에 도시된 본 발명의 적외선 열상 현미경의 내부 구성을 나타내는 블록도이다. FIG. 2 is a block diagram showing the internal structure of the infrared thermal microscope of the present invention shown in FIG.

도시된 바와 같이 본 실시예에 따르면, 카메라 하우징(50)에는 적외선 열상 카메라(11) 및 이 카메라(11)를 이송하는 이송장치(12), 시료로부터 방출되는 적외선 열상 방향을 적외선 열상 카메라(11)로 향하게 하는 제1 반사경(14) 등이 설치되어 있고, 카메라 하우징(50)을 지지하는 지지대(60)에는 적외선 열상 이미지를 처리하는 이미지 처리장치(13), 전체 장치(10)에 전원을 공급하는 전원공급장치(41), 외부 PC나 네트워크와 연결하기 위한 인터페이스(42) 등이 내장되어 있고, 본체(70)에는 흑체(23), 이 흑체를 제어하기 위한 흑체 제어장치(24) 및 흑체에 의해 방사되는 적외선 열상이 시료를 향하도록 하는 제2 반사경(15) 등이 설치되어 있고, 시료를 놓기 위한 스테이지(31)가 본체(70) 상부에 설치되어 있다. 그러나 이러한 배치구성은 본 발명의 기술사상의 범위를 벗어나지 않는 한 실제의 적외선 열상 현미경 장치를 구현할 때 얼마든지 임의로 변경될 수 있다. As shown, according to the present embodiment, the camera housing 50 includes an infrared thermal camera 11, a transfer device 12 for transporting the camera 11, and an infrared thermal direction emitted from a sample. The first reflecting mirror 14 or the like, and the support 60 supporting the camera housing 50 supplies power to the image processing apparatus 13 and the entire apparatus 10 for processing an infrared thermal image. The power supply device 41 to supply, the interface 42 for connecting with an external PC or a network, etc. are built-in, The main body 70 has the black body 23, the black body control apparatus 24 for controlling this black body, and A second reflector 15 or the like is provided to direct the infrared thermal image emitted by the black body toward the sample, and a stage 31 for placing the sample is provided above the main body 70. However, this arrangement can be arbitrarily changed when implementing the actual infrared thermal microscope apparatus without departing from the scope of the technical idea of the present invention.

적외선 열상 카메라(11)는 적외선 파장 대역을 촬영하여 시료의 적외선 열상 발생 정도를 명암으로 나타낼 수 있는 기존의 적외선 열상 카메라가 될 수 있고, 시료의 구체적 대상물 또는 분석하고자 하는 목적 등에 따라 근적외선(near IR: 780nm~1um), 단파장(short wave: 1.1um~3um), 중간파장(middle wave: 3.1um~5um), 또는 장파장(long wave: 7um~15um) 중 어느 하나 이상의 파장 영역에서 작동가능하면 본 발명의 적외선 열상 카메라(11)로 사용가능하다. 카메라(11)의 전방에 부착된 렌즈는 필요한 배율에 따라 착탈 될 수 있고, 대안적 실시예로서, 기존의 광학 현미경처럼, 상이한 배율을 갖는 다수개의 렌즈가 회전체에 부착되어 있어서 이 회전체를 회전함으로써 원하는 배율의 렌즈를 사용할 수 있도록 하여도 된다. 일 실시예에서 적외선 열상 카메라 렌즈의 배율은 2배율, 10배율 및 20배율 또는 그 이상을 가진다. The infrared thermal camera 11 may be a conventional infrared thermal camera capable of photographing an infrared wavelength band and indicating the degree of infrared thermal generation of a sample as a contrast, and near infrared (near IR) according to a specific object of a sample or a purpose to be analyzed. : 780nm ~ 1um), short wave (1.1um ~ 3um), middle wave (3.1um ~ 5um), or long wave (7um ~ 15um) The infrared thermal camera 11 of the invention can be used. The lens attached to the front of the camera 11 can be attached or detached according to the required magnification. Alternatively, as in the conventional optical microscope, a plurality of lenses having different magnifications are attached to the rotating body so that the rotating body can be attached. By rotating, a lens having a desired magnification may be used. In one embodiment, the magnification of the infrared thermal camera lens has a 2x, 10x and 20x magnification or more.

또한 본 발명의 적외선 열상 카메라(11)는 카메라 이송장치(12) 위에 설치된다. 이송장치는 적외선 열상 카메라(11)의 초점거리를 조절하여 시료의 크기에 따라 열 영상 크기를 조절 위해 전후방향(도2의 도면상에서는 좌우방향)으로 카메라를 이송시키는 장치이다. 이송장치(12)는 스텝모터, 스텝모터 드라이버 등으로 구성되고, 후술하는 이미지 처리장치(13)로부터 제어신호를 수신하여 그 신호에 기초하여 적외선 열상 카메라(11)를 이송시킨다. In addition, the infrared thermal camera 11 of the present invention is installed on the camera transfer device 12. The transfer device is a device for transferring the camera in the front-rear direction (left and right in the drawing of Figure 2) to adjust the thermal image size according to the size of the sample by adjusting the focal length of the infrared thermal camera (11). The conveying apparatus 12 is comprised of a step motor, a step motor driver, etc., receives a control signal from the image processing apparatus 13 mentioned later, and transfers the infrared thermal camera 11 based on the signal.

제1 반사경(14)은 스테이지(31)에 놓인 시료에서 방출되는 적외선 열상이 적외선 열상 카메라(11)로 향하도록 설치되어 있고, 바람직하게는, 일반적으로 적외선 영역의 반사율이 높은 거울로 구성되어 있다. 그런데, 도2의 실시 예에서는 적외선 열상이 제1 반사경(14)을 거쳐 적외선 열상 카메라(11)로 들어가도록 구성하였지만, 대안적인 실시 예에서, 적외선 열상 카메라(11)의 렌즈를 아래 방향으로 향하도록 하여 제1 반사경(14)이 있는 위치에 설치할 수도 있다. The first reflector 14 is provided so that the infrared thermal image emitted from the sample placed on the stage 31 is directed to the infrared thermal camera 11, and is preferably composed of a mirror having a high reflectance in the infrared region in general. . However, although the infrared thermal image is configured to enter the infrared thermal camera 11 through the first reflector 14 in the embodiment of FIG. 2, in an alternative embodiment, the lens of the infrared thermal camera 11 faces downward. It may be provided at the position where the 1st reflector 14 is located.

적외선 열상 카메라(11)로 촬영된 적외선 열상 이미지는 이미지 처리장치(13)에서 디지털 신호처리(DSP)된다. 이미지 처리장치(13)는 통상의 DSP장치와 동일한 구성으로서, DSP를 위한 CPU, 메모리, 컨버터, 인터페이스 등으로 이루어져 있고, 카메라(11)로부터 적외선 열상 영상신호를 수신하여 각종 보정 알고리즘을 실시간으로 고속 처리하여 열 데이터의 보정과 열 영상신호에 각종 효과를 입힐 수 있고, DSP 처리된 이미지를 모니터(16)로 전송하거나 외부 PC나 네트워크로 전송할 수 있다. 또한 적외선 열상 카메라(11)의 온/오프, 셔터와 렌즈의 제어, 이송장치(12)의 구동제어 등 적외선 열상 현미경 장치(10)의 구동을 위한 각종 제어를 수행한다. The infrared thermal image captured by the infrared thermal camera 11 is digital signal processed by the image processing apparatus 13. The image processing device 13 has the same configuration as a conventional DSP device, and includes a CPU, a memory, a converter, and an interface for a DSP. By processing, the thermal data can be corrected and various effects can be applied to the thermal image signal, and the DSP processed image can be transmitted to the monitor 16 or transmitted to an external PC or network. In addition, various controls for driving the infrared thermal microscope apparatus 10, such as on / off of the infrared thermal camera 11, control of the shutter and lens, and driving control of the transfer device 12, are performed.

또한, 본 발명에 따른 적외선 열상 현미경 장치(10)에는 적외선 열상을 방사하는 흑체(23), 흑체 제어장치(24), 패턴(22), 콜리메이터(21), 제2 반사경(15) 등이 포함되어 있다. In addition, the infrared thermal microscope apparatus 10 according to the present invention includes a black body 23 for radiating infrared thermal images, a black body control device 24, a pattern 22, a collimator 21, a second reflector 15, and the like. It is.

콜리메이터(collimator)(21)는 흑체(23)로부터 방사된 적외선 열상을 평행광선으로 만들고, 제2 반사경(15)은 이 평행광선의 방향을 제1 반사경(14)으로 향하도록 한다. 제2 반사경(15)은 제1 반사경과 마찬가지로 통상 사용되는 반사율이 높은 거울로 구성될 수 있다. The collimator 21 makes infrared rays radiated from the black body 23 into parallel rays, and the second reflector 15 directs the parallel rays to the first reflectors 14. Like the first reflector, the second reflector 15 may be configured of a mirror having high reflectance that is commonly used.

패턴(22)은 적외선 열상 카메라(11)의 교정 단계에서 카메라(11)가 촬영한 적외선 열상 화면을 조정과 보정하기 위한 용도로 사용되는 것으로, 적외선 열상이 투과되는 재료 위에 다양한 크기의 점, 원, 사각형, 수직선 배열, 수평선 배열, 격자무늬, 바 패턴(Bar Pattern) 등의 패턴 중 하나 이상의 패턴이 그려져 있다. The pattern 22 is used to adjust and correct the infrared thermal image captured by the camera 11 in the calibration phase of the infrared thermal camera 11, and the dots and circles of various sizes on the material through which the infrared thermal image is transmitted. One or more of the patterns, such as a rectangle, a vertical line array, a horizontal line array, a grid pattern, and a bar pattern, are drawn.

또한 본 발명에 따른 장치(10)는 적외선 열상이 제1 반사경(14)으로 향하는 광로 상에 집속 반사경(17)을 더 포함하고 있는데, 본 실시 예에서는 카메라 하우징(50)의 하단부에 부착되어 있다. 집속 반사경(17)의 형태가 도3에 도시되어 있다. 도시된 것처럼 집속 반사경(17)은 그 내부가 비어있고 상하부가 개방되어 있는 회전체(시료와 Stage의 형태 따라 집속반사경(17)의 형태는 변경이 됨)로서, 회전체의 위쪽으로 갈수록 수평 단면의 원의 면적이 작아지는 형상이며, 그 내부 표면(17a)은 거울로 되어 있다. 이러한 구성에 의해, 흑체(23)에서 방사되어 제2 반사경(15)을 지나는 적외선 열상 중 일부가 집속 반사경(17)의 내부 표면(17a)의 거울에 반사되어 스테이지(31) 위의 시료로 집속된다. 이에 대한 사용은 일정한 적외선에 의한 변화를 관찰하기 위한 시료에 사용된다.In addition, the apparatus 10 according to the present invention further includes a focusing reflector 17 on an optical path in which the infrared thermal image is directed to the first reflecting mirror 14, which is attached to the lower end of the camera housing 50 in this embodiment. . The shape of the focusing reflector 17 is shown in FIG. As shown, the focusing reflector 17 is a rotator whose interior is empty and its upper and lower parts are open (the shape of the focusing reflector 17 is changed depending on the shape of the sample and the stage). The area of the circle is small and the inner surface 17a is a mirror. With this configuration, a portion of the infrared thermal image emitted from the black body 23 and passing through the second reflector 15 is reflected by the mirror of the inner surface 17a of the focusing reflector 17 to focus on the sample on the stage 31. do. Use for this is used in samples to observe changes caused by constant infrared light.

도4는 본 발명에 따른 흑체(23) 및 흑체 제어장치(24)의 개략적인 블록도를 나타내고 있다. 4 shows a schematic block diagram of a black body 23 and a black body control device 24 according to the present invention.

일반적인 의미로 '흑체(black body)'란 모든 복사(빛)를 완전히 흡수하고 완전히 방출하는 가상의 물체를 뜻하며, 완전한 흑체는 현실적으로 존재하지 않는다. 그러나 본 명세서에서 사용하는 '흑체'는 흑체 물질(23)의 현재 온도에 대응하여 적외선 열상을 대부분 방출할 수 있는 물질을 의미하며, 그 구성은 당 업계에 이미 공지되어 있는데, 도4는 이러한 공지된 흑체 구성의 일 실시 예를 도시한 것이다. In the general sense, a 'black body' is a virtual object that completely absorbs and emits all radiation (light). A complete black body does not exist in reality. However, as used herein, 'black body' refers to a material capable of emitting most of the infrared thermal image corresponding to the current temperature of the black body material 23, the configuration is already known in the art, Figure 4 is such a known An embodiment of the blackbody configuration is illustrated.

본 실시 예에서 흑체(23)는 열전소자(23a)를 포함한다. 열전소자(23a)는 전류에 의해 냉각 또는 가열될 수 있는 소자로서, 일 실시 예에서 펠티에 소자(Peltier element)가 열전소자로 이용된다. 이러한 구성에서, 흑체 제어장치(24)는 열전소자(23a)가 어느 특정 온도로 유지되어야 함을 지시하는 제어신호를 드라이버(24a)로 전송하고, 드라이버(24a)는 그 제어신호에 기초하여 열전소자(23a)를 특정 온도로 상승/하강시키기 위해 전류를 보낸다. 열전소자(23a)의 온도는 온도센서(23c)에 의해 측정되고 이 측정치는 흑체 제어장치(24)로 입력된다. 그 후, 제어장 치(24)는 열전소자(23a)에 대한 목표 온도와 실측 온도를 비교하고 피드백 제어를 수행하여 열전소자(23a)를 상기 목표 온도로 제어한다. In the present embodiment, the black body 23 includes a thermoelectric element 23a. The thermoelectric element 23a is a device that can be cooled or heated by a current, and in one embodiment, a Peltier element is used as the thermoelectric element. In such a configuration, the black body control device 24 transmits a control signal to the driver 24a indicating that the thermoelectric element 23a is to be maintained at a certain temperature, and the driver 24a performs thermoelectric based on the control signal. Current is sent to raise / lower element 23a to a specific temperature. The temperature of the thermoelectric element 23a is measured by the temperature sensor 23c and this measurement is input to the black body control device 24. Thereafter, the control device 24 compares the target temperature and the measured temperature with respect to the thermoelectric element 23a and performs feedback control to control the thermoelectric element 23a to the target temperature.

열전소자(23a)의 상부 표면은 방사율(emissivity)이 높은 코팅재(23b)로 코팅되어 있어, 특정 온도를 갖는 열전소자(23a)에 대한 적외선 열상을 거의 대부분 방사할 수 있도록 한다. 방사율이 높은 물질로서는 동판, Al, Fe, 세라믹 등의 재료를 사용할 수 있다. The upper surface of the thermoelectric element 23a is coated with a coating material 23b having a high emissivity, so that almost all of the infrared thermal images of the thermoelectric element 23a having a specific temperature can be emitted. As a material with high emissivity, materials, such as copper plate, Al, Fe, and a ceramic, can be used.

다시 도2로 돌아가서, 본 발명에 따른 적외선 열상 현미경 장치(10)는 시료를 올려놓는 스테이지(31) 및 이 스테이지(31)와 연결된 시료 인터페이스 커넥터(32)를 포함한다. 2, the infrared thermal microscope apparatus 10 according to the present invention includes a stage 31 on which a sample is placed and a sample interface connector 32 connected to the stage 31. As shown in FIG.

스테이지(31)는 일반 적외선 열상 현미경에 사용되는 통상의 스테이지와 동일하다. 또한, 상기 스테이지(31)에는 시료의 위치를 자동으로 X-방향 및 Y-방향으로 이동시키는 구동장치가 추가로 설치될 수 있고, 이 경우, 상기 구동을 제어하는 제어장치가 스테이지의 위치를 기억 할 수 있으므로, 다음의 같은 크기의 시료를 측정 할 때 그 이전 시료와 동일한 위치에 놓음으로써 같은 물리적 조건을 지원하는 것이 가능하다. 스테이지(31) 위에는 '기준 흑체'(25)가 위치하고 있다. 기준 흑체(25)는 사용자가 시료를 촬영하고 분석하는 동안 일정한 절대온도를 유지할 수 있는 흑체로서, 시료의 촬영과 분석 동안 온도를 일정하게 유지시킬 수 있을 정도의 높은 비열을 갖는 재료를 사용할 수 있다. 또는 대안적인 실시예로서, 기준 흑체(25)를 위에서 설명한 흑체(23)와 동일한 구성으로 하여도 되는데, 이 경우 기준 흑체(25)를 제어할 제어장치가 필요하게 되는데, 흑체 제어장치(24)와 동일한 구성 의 기준 흑체(25)용 제어장치를 추가로 설치할 수도 있고, 하나의 제어장치(24)가 흑체(23) 및 기준 흑체(25)를 개별적으로 제어하도록 구성할 수도 있다. The stage 31 is the same as a conventional stage used for a general infrared thermal microscope. In addition, the stage 31 may be further provided with a driving device for automatically moving the position of the specimen in the X-direction and the Y-direction. In this case, the control device for controlling the driving stores the position of the stage. As a result, when measuring the next sample of the same size, it is possible to support the same physical conditions by placing it in the same position as the previous sample. The 'reference black body' 25 is positioned on the stage 31. The reference black body 25 is a black body that allows a user to maintain a constant absolute temperature while photographing and analyzing a sample, and may use a material having a high specific heat enough to maintain a constant temperature during photographing and analyzing a sample. . Alternatively, as an alternative embodiment, the reference blackbody 25 may have the same configuration as the blackbody 23 described above, in which case a control device for controlling the reference blackbody 25 is required, and the blackbody control device 24 The control unit for the reference black body 25 of the same configuration as may be additionally installed, or one control unit 24 may be configured to control the black body 23 and the reference black body 25 separately.

한편 기준 흑체(25)를 시료 옆에 배열한 일 실시예가 도5에 도시되어 있는데, 도5는 적외선 열상 현미경으로 시료를 촬영했을 때 모니터(16)의 화면에 디스플레이되는 모습을 보여준다. 도시된 것처럼, 모니터(16) 화면에는 스테이지(31) 위에 올려진 시료(35)가 디스플레이되는데, 시료(35)의 양 옆에 각각 하나씩 설치된 기준 흑체(25)도 함께 디스플레이되고, 따라서 본 발명의 이러한 구성에 의해, 기준 흑체(25)를 참조함으로써 시료(35)의 정확한 온도를 측정할 수 있다(상세한 설명은 후술한다). 도5에는 기준 흑체(25)를 두개 설치한 것으로 도시하였지만 이것은 일 실시예로서 예시한 것이고, 사용자는 한 개의 기준 흑체만을 사용할 수도 있고 또는 필요에 따라 3개, 4개 또는 그 이상의 기준 흑체를 사용할 수도 있다. Meanwhile, an embodiment in which the reference black body 25 is arranged next to the sample is shown in FIG. 5, which shows the state displayed on the screen of the monitor 16 when the sample is taken by an infrared thermal microscope. As shown, the screen of the monitor 16 displays the sample 35 mounted on the stage 31, and the reference black body 25 installed one by one on each side of the sample 35 is also displayed, and accordingly the present invention By such a structure, the accurate temperature of the sample 35 can be measured by referring to the reference black body 25 (the detailed description is mentioned later). Although FIG. 5 shows two reference black bodies 25 installed, this is illustrated as an example, and a user may use only one reference black body or use three, four, or more reference black bodies as necessary. It may be.

또한 도5에 도시된 것처럼, 기준 흑체(25)와 함께 온도센서(34)를 스테이지 상의 임의의 위치에 추가로 설치해 놓을 수 있다. 온도센서(34)는 시료 주변의 온도 흐름을 검출하고, 이 온도 검출 값은 이미지 처리장치(13)로 전송되어 온도 분석의 기준 값으로 사용될 수 있다. 스테이지(31) 위에 이러한 온도센서(34)를 더 부착함으로써, 특히 시료 주변의 온도 변화에도 실시간으로 대처할 수 있으므로 정확히 측정하고자 하는 시료의 온도 변화율을 정확히 보정할 수 있는 이점이 있다. In addition, as shown in FIG. 5, the temperature sensor 34 together with the reference black body 25 may be further installed at any position on the stage. The temperature sensor 34 detects a temperature flow around the sample, and the temperature detection value can be transmitted to the image processing apparatus 13 to be used as a reference value of the temperature analysis. By further attaching such a temperature sensor 34 on the stage 31, in particular, it is possible to cope with the temperature change around the sample in real time, so that there is an advantage of correcting the temperature change rate of the sample to be accurately measured.

시료 인터페이스 커넥터(32)는 예컨대 반도체칩이 시료로 사용될 경우 필요한 장치이다. 예를 들어, 관찰하고자 하는 반도체칩이 실장 된 PCB 기판 또는 소켓 을 스테이지(31)에 올려놓고, 이 PCB 기판 또는 소켓의 커넥터 단자와 시료 인터페 이스 커넥터(32)를 연결하고, 인터페이스 커넥터(32)를 다시 본체(70) 외부의 (또는 내부에 위치해도 관계없음) 반도체 테스터 장치에 연결한다. 그러면, 반도체 테스터 장치에서 송신되는 각종 테스터 신호가 반도체칩에 인가되어 반도체칩의 테스트가 수행될 수 있고, 본 발명의 적외선 열상 현미경 장치(10)는 이와 같이 테스트중인 반도체칩의 온도 변화를 직접 검출하고 분석할 수 있다. 또한 같은 방법으로 전용 스테이지 변경 시 반도체의 웨이퍼 검사도 가능하다. The sample interface connector 32 is a device required when a semiconductor chip is used as a sample, for example. For example, the PCB board or socket on which the semiconductor chip to be observed is mounted is placed on the stage 31, the connector terminal of the PCB board or socket and the sample interface connector 32 are connected, and the interface connector 32 Is connected to the semiconductor tester device outside (or located inside) the body 70 again. Then, various tester signals transmitted from the semiconductor tester apparatus may be applied to the semiconductor chip to test the semiconductor chip, and the infrared thermal microscope apparatus 10 of the present invention may directly detect the temperature change of the semiconductor chip under test. Can be analyzed. In the same way, the wafer inspection of the semiconductor can be performed when the dedicated stage is changed.

또한 본 발명에 따른 적외선 열상 현미경 장치(10)는 시료의 온도를 보다 정확히 측정하기 위해 적외선 열상 차폐막(33)을 더 포함할 수 있으며, 일 실시예에서 카메라 하우징(50)의 하단부에 착탈 가능하게 설치된다. 적외선 열상 차폐막(33)은 외부로부터 입사,반사되는 적외선 열상의 유입을 차단하고 또한 내부에서 발생되는 적외선 열상의 난반사를 감쇄하기 위해 적외선 열상을 흡수할 수 있도록 적외선 열상 분산재질로 이루어져 있다.In addition, the infrared thermal microscope apparatus 10 according to the present invention may further include an infrared thermal shielding film 33 in order to more accurately measure the temperature of the sample, in one embodiment detachably attached to the lower end of the camera housing 50 Is installed. The infrared thermal shielding film 33 is made of an infrared thermal dispersion material so as to absorb infrared thermal images in order to block inflow of infrared thermal images incident or reflected from the outside and to attenuate diffuse reflection of the infrared thermal images generated therein.

지금까지 본 발명에 따른 적외선 열상 현미경 장치(10)의 각 구성요소를 설명하였고, 상기 장치를 이용하여 적외선 열상 현미경을 보정하는 방법 및 각종 시료분석 방법을 이하에서 설명한다. The components of the infrared thermal microscope apparatus 10 according to the present invention have been described so far, and a method of calibrating an infrared thermal microscope using the apparatus and various sample analysis methods will be described below.

흑체(23)를Black body (23) 이용한 적외선 열상 카메라 보정 Infrared Thermal Camera Calibration

우선, 본 발명에 따른 적외선 열상 현미경 장치(10)는 적외선 열상 카메라 보정 모드를 포함한다. 적외선 열상 카메라 보정모드에서는, 스테이지(31)에 시료를 놓지 않은 상태에서 흑체(23)에 대한 전원을 인가한다. 흑체 제어장치(24)는 흑체(23)가 일정 온도로 상승되어 그 온도를 계속 유지하도록 제어한다. 흑체(23) 로부터 방사되는 적외선 열상은 콜리메이터(21)를 거쳐 평행광선이 되고, 제2 반사경(15) 및 제1 반사경(14)을 차례로 거쳐 적외선 열상 카메라(11)로 입사된다. First, the infrared thermal microscope apparatus 10 according to the present invention includes an infrared thermal camera correction mode. In the infrared thermal camera correction mode, the power to the black body 23 is applied to the stage 31 without placing a sample. The black body control device 24 controls the black body 23 to be raised to a constant temperature to maintain the temperature. The infrared thermal image emitted from the black body 23 becomes parallel light through the collimator 21 and is incident on the infrared thermal camera 11 through the second reflecting mirror 15 and the first reflecting mirror 14.

그러면 적외선 열상 카메라(11)는 입사된 적외선 열상으로부터 흑체의 온도를 측정하고 그 온도자료에 관한 데이터를 이미지 처리장치(13)로 전송한다. 이미지 처리장치(13)는 적외선 열상 카메라(11)가 실제로 측정한 온도 값과 흑체 제어장치(24)가 처음 설정한 목표 온도를 비교하여 적외선 열상 카메라(11)가 온도를 정확히 측정하는지 여부를 판단하고 차이가 있을 경우 온도 보정을 행한다. 이러한 온도 보정작업은 온도를 단계적으로 상승 또는 하강시키면서 수행할 수도 있는데, 예컨대 1℃ 또는 5℃ 간격으로 온도를 증가시키면서 각 온도에서 위의 보정작업을 수행한다. 또한, 흑체(23)와 함께, 스테이지(31) 위에 별도의 흑체(25)를 더 설치하여 이 흑체(25)를 통해 실시간의 주변 온도 흔들림이 보상 된다.Then, the infrared thermal camera 11 measures the temperature of the black body from the incident infrared thermal image and transmits data about the temperature data to the image processing apparatus 13. The image processing apparatus 13 compares the temperature value actually measured by the infrared thermal camera 11 with a target temperature initially set by the black body controller 24 to determine whether the infrared thermal camera 11 accurately measures the temperature. If there is a difference, perform temperature correction. Such temperature correction may be performed by gradually increasing or decreasing the temperature, for example, performing the above correction at each temperature while increasing the temperature at 1 ° C or 5 ° C intervals. In addition, a separate black body 25 is further provided on the stage 31 together with the black body 23 to compensate for the real-time ambient temperature fluctuation through the black body 25.

이와 같이 흑체(23)를 사용한 보정 작업을 수행함으로써 본 발명의 적외선 열상 현미경 장치(10)는 주변 온도 변화 보상과 열 잡음 보상, 장치 자체의 보정을 행할 수 있다. By performing the correction operation using the black body 23 as described above, the infrared thermal microscope apparatus 10 of the present invention can compensate for ambient temperature change, thermal noise compensation, and correction of the device itself.

또한 상기 보정 모드에서 흑체(23)의 전방에 패턴(22)을 설치해 놓을 수 있다. 패턴(22)은 사용자가 직접 손으로 설치할 수도 있지만 바람직하게는 보정모드가 개시될 때마다 패턴(22)이 자동으로 흑체(23) 전방에 삽입되도록 설계할 수도 있다. 패턴(22)에는, 위에서 설명하였듯이, 다양한 크기의 점, 원, 사각형, 수직/수평선 배역, 격자무늬 등의 패턴 중 하나 이상이 그려져 있고, 적외선 열상이 이러한 패턴(22)을 통과하여 적외선 열상 카메라(11)에 입사되므로, 카메라(11)가 촬 영한 화면에는 그 패턴 모양이 그대로 나타나게 된다. In addition, the pattern 22 may be installed in front of the black body 23 in the correction mode. The pattern 22 may be directly installed by the user, but preferably, the pattern 22 may be automatically inserted in front of the black body 23 whenever the correction mode is started. In the pattern 22, as described above, one or more of patterns of various sizes of dots, circles, squares, vertical / horizontal lines, lattice patterns, and the like are drawn, and an infrared thermal image passes through the pattern 22 and the infrared thermal camera Since it is incident on (11), the pattern shape is displayed on the screen taken by the camera 11 as it is.

촬영된 패턴 화면은 이미지 처리장치(13)로 전송되고, 이미지 처리장치(13)는 실제 촬영된 패턴 화면과 각종 패턴에 대해 이미 저장되어 있는 기준화면을 비교하여 이미지의 교정 작업을 수행한다. The photographed pattern screen is transmitted to the image processing apparatus 13, and the image processing apparatus 13 compares the actually photographed pattern screen with a reference screen already stored for various patterns to perform an image correcting operation.

상기 카메라 보정 작업은 적외선 열상 현미경 장치(10)를 처음 스위치 온 할 때마다 수행할 수 있고, 혹은 시료를 촬영하기 직전마다, 주어진 일정 시간 간격마다, 또는 사용자가 원할 때에 적외선 열상 카메라 보정 작업을 수행할 수 있다. 특히 카메라 렌즈의 교체 시 상기 보정 작업을 수행하는 것이 필요한데, 렌즈의 배율이 변경 되면 렌즈에 따른 적외선 열상 투과율과 굴절율의 변화로 정확한 계측이 어려워지므로 이를 보정할 필요가 있다. The camera calibration may be performed every time the infrared thermal microscope apparatus 10 is switched on for the first time, or every time just before taking a sample, at a given predetermined time interval, or when the user desires. can do. In particular, when the camera lens is replaced, it is necessary to perform the correction operation. When the magnification of the lens is changed, it is necessary to correct the measurement because it is difficult to accurately measure the infrared thermal transmittance and the refractive index of the lens.

위와 같이, 본 발명의 적외선 열상 현미경 장치(10)는 흑체(23) 및 패턴(22)을 사용함으로써 주변 온도 보상과 열 잡음 보상, 장치 자체의 보정 기능을 가짐과 동시에, 렌즈 교체 시 렌즈 특성에 맞도록 카메라를 보상하는 기능도 가질 수 있다. As described above, the infrared thermal microscope apparatus 10 of the present invention uses the black body 23 and the pattern 22 to have the ambient temperature compensation, the thermal noise compensation, and the correction function of the device itself, and at the same time the lens characteristics when the lens is replaced. It may also have the ability to compensate the camera for fit.

기준 흑체(25)를 이용한 시료 관찰Sample Observation Using Reference Blackbody (25)

기존의 적외선 열상 카메라의 경우 안정된 고 분해능으로 시료의 절대온도를 볼 수 있는 기능이 아직 갖추어지지 않았고, 유사 온도를 측정하는 방법이 있긴 하나 매우 고가로서 시료에서 방사되는 적외선 열상 측정을 위한 절대 온도 측정 장비에 쓰기에는 여러 어려운 점이 있었다. Conventional infrared thermal cameras do not have the ability to view the absolute temperature of the sample with stable high resolution, and there is a method of measuring similar temperature, but it is very expensive, and absolute temperature measurement for infrared thermal measurement emitted from the sample There were many difficulties in writing to the equipment.

그러나 본 발명에 따르면 시료 옆에 기준 흑체(25)를 함께 배치함으로써 시 료의 온도를 보다 정밀하게 측정할 수 있으므로, 고가의 적외선 열상 카메라를 사용하지 않고 기존 적외선 열상 카메라를 사용하면서도 종래보다 더 정확한 온도측정을 가능하게 한다. However, according to the present invention, since the temperature of the sample can be measured more precisely by arranging the reference black body 25 next to the sample, the conventional infrared thermal camera is used more accurately than the conventional one without using an expensive infrared thermal camera. Enable temperature measurement.

즉 도5를 참조하여 설명하였듯이, 시료(35)와 함께 기준 흑체(25)를 스테이지(31) 위에 올려놓고, 기준 흑체(25)를 시료의 관찰 동안 소정의 온도를 유지시킨다. 기준 흑체(25)의 온도제어와 관련하여, 기준 흑체(25) 자체를 일종의 댐퍼(damper)로서 기능하도록 하기 위해 비열이 큰 재료로 제작할 수도 있고, 또는 대안적인 실시 예에서 흑체(23)에 대한 제어장치(24)와 유사한 구성의 제어장치에 의해 기준 흑체(25)를 제어할 수도 있으며, 어느 경우이든 기준 흑체(25)가 ±0.01℃ 미만의 온도 안정도를 가지도록 제어 가능하다. That is, as described with reference to FIG. 5, the reference black body 25 is placed on the stage 31 together with the sample 35, and the reference black body 25 is maintained at a predetermined temperature during observation of the sample. With regard to the temperature control of the reference blackbody 25, it may be made of a material having a high specific heat so that the reference blackbody 25 itself serves as a kind of damper, or in alternative embodiments, The reference black body 25 may be controlled by a control device similar to the control device 24, and in any case, the reference black body 25 may be controlled to have a temperature stability of less than ± 0.01 ° C.

적외선 열상 카메라(11)는 시료(35)와 기준 흑체(25)를 한 화면으로 촬영하여 화상 정보를 이미지 처리장치(13)로 송신하고, 이미지 처리장치(13)는 기준 흑체(25)로부터 방사되는 적외선 열상을 기준값으로 사용하여 시료(35)의 온도를 정밀하게 측정할 수 있다. 이러한 구성에 의해, 예컨대 반도체칩을 시료로 사용할 경우 시료의 온도 상승에 따라 적외선 열상 카메라로 촬영 시 주변 특정 부품의 온도의 변화에 의해 일시적으로 시료의 온도 분해능과 정확도가 저해되는 경우가 발생하는데, 기준 흑체(25)를 사용하게 되면 이러한 경우에도 기준 흑체(25)로부터의 적외선 열상 값을 절대 기준값으로 사용함으로써 주변 온도 변화에 대한 보상도 가능하게 되고, 그 외에도 예기치 못하는 온도 변화에 따른 문제, 즉 주변의 열 잡음 등을 자동으로 보상함으로써 시료로부터 정확한 데이터를 얻을 수 있게 된다. The infrared thermal camera 11 photographs the sample 35 and the reference black body 25 on one screen and transmits image information to the image processing apparatus 13, and the image processing apparatus 13 radiates from the reference black body 25. By using the infrared thermal image as a reference value, the temperature of the sample 35 can be precisely measured. With such a configuration, for example, when a semiconductor chip is used as a sample, the temperature resolution and accuracy of the sample may be temporarily impaired due to a change in the temperature of a specific component when photographing with an infrared thermal camera as the temperature of the sample increases. When the reference blackbody 25 is used, even in such a case, the infrared thermal value from the reference blackbody 25 is used as an absolute reference value to compensate for the change in the ambient temperature. By automatically compensating for ambient thermal noise, accurate data can be obtained from the sample.

또한 대안적인 실시 예에서, 기준 흑체(25)와 함께, 주변의 온도 흐름을 읽을 수 있는 하나 이상의 온도 센서(34)를 스테이지(31) 위의 시료 근방에 추가로 부착할 수 있다. 온도 센서의 온도 검출 값은 이미지 처리장치(13)로 전송되어 온도 분석의 기준 값으로 사용될 수 있으며, 특히 주변의 온도 변화에도 실시간으로 대처할 수 있으므로 정확히 측정하고자 하는 시료의 온도 변화율을 정확히 보정할 수 있다. In an alternative embodiment, one or more temperature sensors 34 may be additionally attached in the vicinity of the sample on the stage 31, together with the reference blackbody 25, to read the ambient temperature flow. The temperature detection value of the temperature sensor can be transmitted to the image processing device 13 and used as a reference value for the temperature analysis. In particular, the temperature change rate of the sample to be accurately measured can be accurately corrected because it can cope with real-time changes in the surrounding temperature. have.

적외선 열상 조사와 함께 시료 관찰 Sample observation with infrared thermal irradiation

본 발명에 따른 적외선 열상 현미경 장치(10)에는 적외선 열상이 지나는 광로상에 집속 반사경(17)이 설치되어 있고, 흑체(23)에서 방사된 적외선 열상 중 일부가 이 집속 반사경(17)에 의해 반사되어 스테이지(31) 위의 시료(35)로 집속된다. In the infrared thermal microscope apparatus 10 according to the present invention, a focusing reflector 17 is provided on the optical path through which the infrared thermal image passes, and part of the infrared thermal images emitted from the black body 23 is reflected by the focusing reflector 17. The focus is then focused on the sample 35 on the stage 31.

세포나 미생물을 시료로서 관찰해야 할 경우 본 발명의 상기 집속기능이 특히 유용한데, 예컨대 세포에 적외선 열상을 일정량만큼 조사하면 세포가 안정된 온도에서 분열하여 세포증식이 일어나게 되고 실험자는 이러한 특정 적외선 열상 조건하의 세포의 움직임이나 분열과정, 및 적외선 열상 방사에 의해 세포가 생물학적, 화학적으로 어떤 변화를 일으키는지를 정밀하게 관찰하고 추적하는 것이 가능하다. When the cell or microorganism should be observed as a sample, the focusing function of the present invention is particularly useful. For example, when a certain amount of infrared ray is irradiated to the cell, the cell divides at a stable temperature and cell proliferation occurs. It is possible to precisely observe and track how cells change biologically and chemically by the movement or division of the cells and the infrared thermal radiation.

반도체칩을 시료로 사용하여 관찰 Observation using a semiconductor chip as a sample

반도체칩과 같은 집적회로는 사용되는 동안 많을 열을 발산하게 되고 또한 그 열로 인해 집적회로의 성능이나 수명이 상당한 정도의 영향을 받는다. 따라서 집적회로가 실제로 동작하는 동안 집적회로 칩의 어느 부분에서 얼마만큼의 열이 발생하는지를 측정하고 이를 분석하여 집적회로 설계에 반영하는 작업이 매우 필요하였음에도 이를 계측하는 적절한 장비가 존재하지 않았다. Integrated circuits, such as semiconductor chips, dissipate a lot of heat during use and also have a significant impact on the performance or lifetime of the integrated circuit. Therefore, it was necessary to measure how much heat is generated in the integrated circuit chip during the actual operation of the integrated circuit, to analyze it and reflect it in the integrated circuit design.

그러나 본 발명의 적외선 열상 현미경 장치(10)는 또한 반도체칩 등의 각종 집적회로를 시료로 사용하여 이들 전자소자의 온도변화 등을 정밀하게 관찰하는 것을 가능하게 한다. However, the infrared thermal microscope apparatus 10 of the present invention also makes it possible to precisely observe the temperature change and the like of these electronic elements using various integrated circuits such as semiconductor chips as samples.

반도체칩과 같은 집적회로를 시료로 사용할 경우, 집적회로를 실장한 PCB 기판 또는 소켓을 스테이지(31)에 올려놓고 이 PCB 기판 또는 소켓의 입출력 단자와 적외선 열상 현미경 장치(10)의 시료 인터페이스 커넥터(32)를 연결한다. 시료 인터페이스 커넥터(32)는 본체(70) 또는 외부의 반도체 테스트 장치와 연결되어 있어서, 반도체칩에 인가하기 위해 반도체 테스트 장치로부터 전송되어 오는 각종 테스트 신호를 반도체칩으로 전송한다. 반도체칩은 이 테스트 신호를 수신하여 동작하게 되고, 적외선 열상 카메라(11)는 이러한 테스트 동작을 촬영함으로써 반도체칩의 동작중의 열 분포나 온도변화 등의 각종 데이터를 직접 검출하고 분석할 수 있게 된다. 이와 같이 각종 화학적 현상과 생물학적 현상 전자적, 전기적, 물리적 변화에서 오는 열 발산에 의한 현상을 모니터링 할 수 있는 기능을 갖추게 되어 각 현상에 대한 열 분석 자료를 제공할 수 있다.When using an integrated circuit such as a semiconductor chip as a sample, a PCB board or socket on which the integrated circuit is mounted is placed on the stage 31, and the input / output terminals of the PCB board or socket and the sample interface connector of the infrared thermal microscope apparatus 10 ( 32). The sample interface connector 32 is connected to the main body 70 or an external semiconductor test device, and transmits various test signals transmitted from the semiconductor test device to the semiconductor chip for application to the semiconductor chip. The semiconductor chip receives and operates the test signal, and the infrared thermal imaging camera 11 can detect and analyze various data such as heat distribution and temperature change during operation of the semiconductor chip by photographing the test operation. . In this way, various chemical phenomena and biological phenomena have the function to monitor the phenomena due to heat dissipation from electronic, electrical and physical changes, thereby providing thermal analysis data for each phenomena.

이상 본 발명에 따른 적외선 열상 현미경 장치는, 지금까지 단지 형상의 확대 화면만을 보여주던 적외선 열상 현미경 기능에서 탈피하여 주변의 열 변화나 열 잡음 및 렌즈변경이나 장치 성능변화에 대해 실시간으로 보상함으로써 시료의 온도측정, 온도변화를 추적 등의 온도계측 작업을 보다 정확히 수행할 수 있는 장치를 제공할 수 있다. 또한, 시료의 동작 시 또는 반응 시 발생하는 온도변화를 정밀하게 계측 가능하게 되어 반도체 회로분석, 생물배양, 미생물 반응, 화학 반응 등 미세 온도 분석을 위한 장치로서 적외선 열상 현미경이 매우 유용하게 사용할 수 있게 되었다. The infrared thermal microscope apparatus according to the present invention has been removed from the infrared thermal microscope function, which has only shown an enlarged screen of the shape so far, to compensate for the thermal change, thermal noise, lens change or device performance change in real time. It is possible to provide a device that can more accurately perform thermometer-side tasks such as measuring temperature and tracking temperature changes. In addition, it is possible to precisely measure the temperature change generated during the operation or reaction of the sample, so that the infrared thermal microscope can be very useful as a device for micro temperature analysis such as semiconductor circuit analysis, bioculture, microbial reaction, chemical reaction, etc. It became.

이상과 같이 본 발명의 적외선 열상 현미경 장치의 일 실시 예를 도면을 참조하여 설명하였다. 그러나 본 발명의 상기 일 실시예는 당업자의 필요에 따라 다양하게 변경되어 채용될 수 있다. 본 발명의 기술사상에 기초하여 다양한 실시예가 도출 가능하며, 이하의 청구범위에 의한 제한이 없는 한, 본 발명의 기술사상을 적용한 모든 실시 예에 본 발명의 권리범위가 미친다고 해석해야 할 것이다. As described above, an embodiment of the infrared thermal microscope apparatus of the present invention has been described with reference to the drawings. However, the above embodiment of the present invention may be employed in various ways according to the needs of those skilled in the art. Various embodiments can be derived based on the technical idea of the present invention, and it should be interpreted that the scope of the present invention extends to all the embodiments to which the technical idea of the present invention is applied unless there is a limitation on the following claims.

Claims (6)

시료를 올려놓는 스테이지, 시료로부터 방사되는 적외선을 촬영하는 적외선 카메라, 및 촬영된 화상 이미지를 처리하는 이미지 처리장치를 포함하는 적외선 열상 현미경 장치에 있어서, An infrared thermal microscope apparatus comprising a stage on which a sample is placed, an infrared camera for photographing infrared rays emitted from the sample, and an image processing apparatus for processing the photographed image image, 외부로부터 입사되거나 반사되는 적외선 열상의 유입을 차단하고 내부에서 발생되는 적외선 열상의 난반사를 감쇄하기 위해 상기 시료를 둘러싸도록 설치된 적외선 열상 차폐막 및An infrared thermal shielding film installed to surround the sample to block inflow of infrared thermal images incident or reflected from the outside and to attenuate diffuse reflection of the infrared thermal images generated therein; 상기 스테이지 위의 상기 시료 근방에 위치하여 시료와 함께 적외선 촬영되는 적어도 하나의 기준 흑체를 포함하고, At least one reference black body positioned near the sample on the stage and infrared photographed with the sample, 상기 기준 흑체는 상기 시료를 촬영하는 동안 소정 온도로 유지가능하고, 상기 시료의 화상 이미지 분석시 상기 이미지 처리장치가 상기 기준 흑체를 절대 온도기준으로서 참조하여 상기 시료의 온도를 측정하는 것을 특징으로 하는 적외선 열상 현미경 장치. The reference black body may be maintained at a predetermined temperature while photographing the sample, and the image processing apparatus measures the temperature of the sample by referring to the reference black body as an absolute temperature reference when analyzing the image image of the sample. Infrared thermal microscope device. 제 1 항에 있어서, 상기 시료 근방에 위치하여 시료 주변의 온도를 감지하고 감지된 온도 값을 상기 이미지 처리장치로 전송하는 온도 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 열상 현미경 장치. The infrared thermal microscope apparatus of claim 1, further comprising a temperature sensor positioned near the sample to sense a temperature around the sample and transmit the detected temperature value to the image processing apparatus. 제 1 항에 있어서, 상기 스테이지가 시료의 위치를 X 및 Y 방향으로 자동으로 이동시키는 구동장치 및 상기 구동을 제어하는 구동제어장치를 더 포함하고, According to claim 1, wherein the stage further comprises a drive device for automatically moving the position of the specimen in the X and Y direction and a drive control device for controlling the drive, 상기 구동제어장치는, 특정 시료의 위치를 기억하여 다음의 동일한 크기의 시료 촬영시 그 시료를 상기 특정 시료와 동일한 위치로 자동으로 이동시키도록 제 어가능한 것을 특징으로 하는 적외선 열상 현미경 장치. And the drive control device is capable of storing the position of a specific sample and automatically moving the sample to the same position as the specific sample when the next sample of the same size is photographed. 시료를 올려놓는 스테이지, 시료로부터 방사되는 적외선을 촬영하는 적외선 카메라, 및 촬영된 화상 이미지를 처리하는 이미지 처리장치를 포함하는 적외선 열상 현미경 장치에 있어서, An infrared thermal microscope apparatus comprising a stage on which a sample is placed, an infrared camera for photographing infrared rays emitted from the sample, and an image processing apparatus for processing the photographed image image, 소정의 온도에 대응하는 적외선을 방출할 수 있는 흑체; A black body capable of emitting infrared rays corresponding to a predetermined temperature; 상기 흑체를 가열 또는 냉각시켜 소정 온도로 유지하도록 제어하는 흑체 제어장치; A black body controller for controlling the black body to be heated or cooled to maintain a predetermined temperature; 상기 흑체로부터 방사되는 적외선을 평행광으로 만드는 콜리메이터;A collimator for making infrared light emitted from the black body into parallel light; 상기 콜리메이터를 통과한 적외선이 상기 적외선 카메라로 입사될 수 있도록 광축을 변경시키는 적어도 하나의 반사경; 및At least one reflector for changing an optical axis such that infrared rays passing through the collimator may be incident on the infrared camera; And 외부로부터 입사되거나 반사되는 적외선 열상의 유입을 차단하고 내부에서 발생되는 적외선 열상의 난반사를 감쇄하기 위해 상기 시료를 둘러싸도록 설치된 적외선 열상 차폐막을 포함하고,An infrared thermal shielding film installed to surround the sample to block inflow of infrared thermal images incident or reflected from the outside and to attenuate diffuse reflection of the infrared thermal images generated therein; 상기 적외선 카메라는 상기 흑체로부터 방출되어 상기 콜리메이터를 통과한 적외선을 검출하여 그 온도에 관한 데이터를 상기 이미지 처리장치에 전송하고, 상기 이미지 처리장치는 상기 적외선 카메라가 전송한 온도에 관한 데이터를 상기 흑체 제어장치에 의해 설정된 상기 흑체의 온도와 비교하여 그 차이에 따른 온도 보정을 수행하는 것을 특징으로 하는 적외선 열상 현미경 장치.The infrared camera detects infrared rays emitted from the black body and passes through the collimator, and transmits data about the temperature to the image processing apparatus, and the image processing apparatus transmits data about the temperature transmitted by the infrared camera to the black body. Infrared thermal microscope apparatus characterized in that for performing the temperature correction according to the difference compared with the temperature of the black body set by the control device. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 흑체에서 방사된 적외선이 상기 적외선 카메라로 입사되기 전의 적외선 광경로 상에 위치하여, 상기 광경로를 지나는 적외선의 일부를 반사시켜 상기 시료로 집속시키는 집속 반사경을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 열상 현미경 장치. The focusing reflector according to claim 1 or 4, wherein the infrared rays radiated from the black body are located on an infrared light path before entering the infrared camera and reflect a portion of infrared light passing through the light path to focus on the sample. Infrared thermal microscopy device further comprising. 제 5 항에 있어서, 상기 적외선 현미경 장치는 시료 인터페이스 커넥터를 더 포함하고, The method of claim 5, wherein the infrared microscope device further comprises a sample interface connector, 상기 시료가 집적회로인 경우, 상기 시료 인터페이스 커넥터의 일측 단자가 상기 집적회로를 실장한 회로기판의 단자와 전기적으로 접속되고, 상기 시료 인터페이스 커넥터의 타측 단자는 상기 집적회로를 테스트하기 위한 반도체 테스트 장치의 테스트 신호 입출력단과 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 적외선 열상 현미경 장치. When the sample is an integrated circuit, one terminal of the sample interface connector is electrically connected to a terminal of a circuit board on which the integrated circuit is mounted, and the other terminal of the sample interface connector is a semiconductor test device for testing the integrated circuit. An infrared thermal microscope device, characterized in that it is electrically connected to the test signal input and output terminal.
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