KR100773657B1 - Pinhole Device and Confocal Scanning Microscope thereof - Google Patents

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KR100773657B1 KR1020060005511A KR20060005511A KR100773657B1 KR 100773657 B1 KR100773657 B1 KR 100773657B1 KR 1020060005511 A KR1020060005511 A KR 1020060005511A KR 20060005511 A KR20060005511 A KR 20060005511A KR 100773657 B1 KR100773657 B1 KR 100773657B1
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광주과학기술원
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Abstract

본 발명은 공초점 조건을 만족하면서도 종래기술의 단점으로 지적되었던 렌즈를 통과한 빛의 집광위치에 공간필터를 위치시키는 과정에서 발생되는 공간필터 정렬 오차 문제를 개선한 공간필터링 수단(250) 및 이를 구비한 공초점 주사 현미경(200)에 관한 것이다. 특히 본 발명의 공간필터링 수단(250)은 샘플 시료(240)가 렌즈의 초점거리에 위치하는 지점에서의 빛의 크기와 동일한 일정 직경을 갖는 제1 구멍(253)이 형성되고, 제1 구멍(253)의 내측 중심 부위에 제1 구멍(253)을 통과하는 빛의 일부를 차단하도록 차광부재(254)가 설치되는 제1 필터(251)와; 제1 필터(251)의 제1 구멍(253)과 동일한 직경을 갖는 제2 구멍(255)이 형성되며, 제1, 제2 구멍(253, 255)의 중심이 각각 동일 선상에 위치하도록 제1 필터(251)의 후방에 위치하는 제2 필터(252)를 포함한다. 이와 같은 구성으로 인해, 본 발명은 종래기술의 공간필터와 다르게 렌즈의 초점거리 위치에 머리카락의 굵기와 같이 작은 공간필터의 구멍을 정밀하게 정렬해야 하는 제작상의 불편함이 없이, 공초점 조건을 만족하면서도 렌즈와 공간필터링 수단의 중심을 동일선상에 위치시키는 것만으로도 정렬 작업이 용이하게 실시되는 장점이 있다.The present invention provides a spatial filtering means 250 that satisfies the confocal condition and improves the spatial filter alignment error problem generated in the process of placing the spatial filter at the light condensing position of the light passing through the lens, which has been pointed out as a disadvantage of the prior art. It is related with the confocal scanning microscope 200 provided. In particular, the spatial filtering means 250 of the present invention is formed with a first hole 253 having a constant diameter equal to the size of the light at the point where the sample sample 240 is located at the focal length of the lens, the first hole ( A first filter 251 in which a light blocking member 254 is installed to block a part of light passing through the first hole 253 at an inner central portion of the 253; A second hole 255 having the same diameter as the first hole 253 of the first filter 251 is formed, and the first hole so that the centers of the first and second holes 253 and 255 are located on the same line, respectively. And a second filter 252 located behind the filter 251. Due to such a configuration, the present invention satisfies the confocal condition without manufacturing inconvenience that requires precise alignment of the holes of the small spatial filter such as the thickness of the hair at the focal length position of the lens, unlike the conventional spatial filter. At the same time, the alignment operation can be easily performed only by placing the center of the lens and the space filtering means on the same line.

Description

공간필터링 수단 및 이를 구비한 공초점 주사 현미경{Pinhole Device and Confocal Scanning Microscope thereof}Spatial filtering means and confocal scanning microscope having same

도 1은 공간필터가 없는 공초점 주사 현미경에서의 빛의 검출관계를 나타낸 개략도이고,1 is a schematic diagram showing a detection relationship of light in a confocal scanning microscope without a spatial filter;

도 2는 종래기술에 따른 공간필터가 사용되는 공초점 주사 현미경의 개략도이고,2 is a schematic diagram of a confocal scanning microscope in which a spatial filter according to the prior art is used,

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 공간필터링 수단을 구비한 공초점 주사 현미경의 개략도이고,3 is a schematic diagram of a confocal scanning microscope with spatial filtering means in accordance with one embodiment of the present invention,

도 4는 도 3에 도시된 본 발명의 공간필터링 수단 중 제1 필터의 여러 실시형태를 도시한 도면이고,4 is a view showing various embodiments of a first filter of the spatial filtering means of the present invention shown in FIG.

도 5는 도 3에 도시된 본 발명의 공간필터링 수단 중 제2 필터를 도시한 도면이고,5 is a view showing a second filter of the spatial filtering means of the present invention shown in FIG.

도 6은 도 3에 도시된 공간필터링 수단의 제1 필터와 제2 필터 사이의 거리가 3.5cm인 상태(a), 8.8cm인 상태(b)에서의 빛의 세기(intensity) 변화를 각각 나타낸 그래프이고,FIG. 6 shows changes in intensity of light in a state (a) of 3.5 cm and a state (b) of 8.8 cm, respectively, of the spatial filtering means shown in FIG. It's a graph,

도 7은 도 3에 도시된 공간필터링 수단이 사용되는 공초점 주사 현미경에서 샘플 시료의 Z축 이동에 따른 빛의 세기 변화를 나타낸 그래프이다.FIG. 7 is a graph showing a change in intensity of light according to Z-axis movement of a sample in a confocal scanning microscope in which the spatial filtering means shown in FIG. 3 is used.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >   <Description of Symbols for Major Parts of Drawings>

100, 200 : 공초점 주사 현미경100, 200: confocal scanning microscope

10, 110, 210 : 광원10, 110, 210: light source

30, 130, 230 : 빔 스플리터30, 130, 230: beam splitter

40, 140, 240 : 샘플 시료40, 140, 240: sample sample

150 : 공간필터 250 : 공간필터링 수단150: space filter 250: space filtering means

60, 160, 260 : 광검출기60, 160, 260: photodetector

본 발명은 공간필터링 수단 및 이를 구비한 공초점 주사 현미경에 관한 것으로서, 더 상세하게는 공초점 조건을 만족하면서도 종래기술의 단점으로 지적되었던 렌즈를 통과한 빛의 집광위치에 공간필터를 위치시키는 과정에서 발생되는 공간필터 정렬 오차 문제를 개선한 공간필터링 수단 및 이를 구비한 공초점 주사 현미경에 관한 것이다.The present invention relates to a spatial filtering means and a confocal scanning microscope having the same, and more particularly, a process of placing a spatial filter at a light condensing position passing through a lens that satisfies confocal conditions and has been pointed out as a disadvantage of the prior art. The present invention relates to a spatial filtering means and a confocal scanning microscope provided with the same.

도 1은 공간필터가 없는 공초점 주사 현미경에서의 빛의 검출관계를 나타낸 개략도이다.1 is a schematic diagram showing the detection relationship of light in a confocal scanning microscope without a spatial filter.

도 1에 도시된 바와 같이, 공간필터가 없는 공초점 주사 현미경은 다음과 같이 광원(10)에서 발생되는 빛이 제1 렌즈(20)를 통과하면서 평행광으로 변환되고, 이런 평행광이 빔 스플리터(30)에서 방향전환되어, 제2 렌즈(21)를 통해 샘플 시료(40)에 포커싱된다. 그런 다음에 공간필터가 없는 공초점 주사 현미경은 샘플 시료(40)에서 반사되는 빛이 빔 스플리터(30)를 통과해서 광검출기(60)에 도달된다.As shown in FIG. 1, a confocal scanning microscope without a spatial filter converts light generated from the light source 10 into parallel light while passing through the first lens 20 as follows, and the parallel light is converted into a beam splitter. It is turned at 30 and is focused on the sample sample 40 through the second lens 21. In the confocal scanning microscope without the spatial filter, the light reflected from the sample sample 40 passes through the beam splitter 30 and reaches the photodetector 60.

하지만, 이와 같이 공간필터가 없는 공초점 주사 현미경은 도 1에 도시된 바와 같이 제2 렌즈(21)의 초점거리에 샘플 시료(40)의 단면이 위치하더라도, 샘플 시료(40)에서 반사되는 빛의 크기가 일반적으로 광검출기(60)가 수용할 수 있는 범위보다 넓게 된다. 그러면, 실험자가 공간필터가 없는 공초점 주사 현미경에서 샘플 시료(40)를 Z축으로 이동시키면서 광검출기(60)에서 검출되는 빛의 세기를 측정하면, 공간필터가 없는 공초점 주사 현미경은 빛의 세기가 가장 큰 지점을 초점거리로 인식하기 때문에, 광검출기(60)에서 제2 렌즈(21)의 초점거리 위치보다 그 후방에 샘플 시료(40)가 위치하는 지점(B)을 초점거리로 인식하는 문제점이 있다. 그래서, 종래의 공초점 주사 현미경은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 샘플 시료(40)가 초점 거리에 위치하는 지점(A)에서 광검출기(60)에서의 빛의 세기가 최대로 되도록 공간필터를 사용한다.However, in this confocal scanning microscope without a spatial filter, even if the cross section of the sample sample 40 is located at the focal length of the second lens 21, the light reflected from the sample sample 40 is shown in FIG. The size of is generally larger than the range that the photodetector 60 can accommodate. Then, when the experimenter measures the intensity of the light detected by the photodetector 60 while moving the sample 40 in the Z axis in the confocal scanning microscope without the spatial filter, the confocal scanning microscope without the spatial filter is Since the point having the greatest intensity is recognized as the focal length, the focal length recognizes the point B where the sample sample 40 is positioned behind the focal length position of the second lens 21 in the photodetector 60. There is a problem. Therefore, in order to solve the above problems, the conventional confocal scanning microscope uses a spatial filter such that the light intensity of the photodetector 60 is maximized at the point A where the sample sample 40 is located at the focal length. use.

도 2는 종래기술에 따른 공간필터가 사용되는 공초점 주사 현미경의 개략도이다. 2 is a schematic diagram of a confocal scanning microscope in which a spatial filter according to the prior art is used.

도 2에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 공초점 현미경(100)은 미국특허 제4,468,118호에 공지된 바와 같이 일반적으로 다음과 같이 구성된다. 즉, 종래기 술의 공초점 현미경(100)은 광원(110)에서 발생되는 빛이 제1 렌즈(120)를 통과하면서 평행광으로 변환되고, 이런 평행광이 빔 스플리터(130)에서 방향전환되어, 제2 렌즈(121)를 통해 샘플 시료(140)의 단면에 포커싱된다. 그러면, 종래기술의 공초점 주사 현미경(100)은 샘플 시료(140)의 단면에서 반사되는 빛이 빔 스플리터(130)를 통과해서 광검출기(160)에 도달된다. 이때, 높은 분해능으로 샘플 시료(140)의 이미지를 취득하기 위해서 제3 렌즈(122)에서 집광된 빛이 통과되도록 광검출기(160)의 전방에 공간필터(150)가 설치된다.As shown in FIG. 2, the confocal microscope 100 according to the prior art is generally configured as follows, as known from US Pat. No. 4,468,118. That is, in the conventional confocal microscope 100, the light generated from the light source 110 is converted into parallel light while passing through the first lens 120, and the parallel light is redirected in the beam splitter 130. The second lens 121 is focused on the cross section of the sample sample 140. Then, in the conventional confocal scanning microscope 100, the light reflected from the cross section of the sample sample 140 passes through the beam splitter 130 and reaches the photodetector 160. In this case, the spatial filter 150 is installed in front of the photodetector 160 so that the light collected by the third lens 122 passes in order to acquire an image of the sample sample 140 with high resolution.

이로 인해 공초점 주사 현미경(100)은 공간필터(150)를 이용하여 일반 현미경에 비해 높은 공간 분해능으로 샘플 시료(140)의 이미지를 취득할 수 있어서, 생물-물리와 같은 다양한 연구분야에서 사용되고 있다.As a result, the confocal scanning microscope 100 can obtain an image of the sample sample 140 with a higher spatial resolution than a general microscope using the spatial filter 150, and thus is used in various research fields such as bio-physics. .

하지만, 종래기술의 공초점 주사 현미경(100)은 공간필터(150)를 설치하는 과정 또는 설치된 후에도 발생될 수 있는 공간필터(150)의 정렬 오차 문제점이 있다. 즉, 종래기술의 공초점 주사 현미경(100)은 제3 렌즈(122)에서 집광되는 빛을 공간필터(150)에 형성된 머리카락 굵기만큼 작은 구멍으로 통과시키도록 제작되어야 하기 때문에, 렌즈를 통과한 빛이 집광되는 위치에 공간필터(150)의 구멍을 정밀하게 정렬해야 하는 불편함이 있었다.However, the conventional confocal scanning microscope 100 has a problem of misalignment of the spatial filter 150 which may occur even after or during the installation of the spatial filter 150. That is, the conventional confocal scanning microscope 100 has to be manufactured to pass the light collected by the third lens 122 to a hole as small as the thickness of the hair formed in the spatial filter 150, the light passing through the lens There was an inconvenience in that the holes of the space filter 150 should be precisely aligned at the location where the light is collected.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제공된 것으로서, 공초점 조건을 만족하면서도 종래기술의 공간필터를 정밀하게 정렬 해야 하는 정렬 오차의 불편함을 개선한 공간필터링 수단 및 이를 구비한 공초점 주사 현미경을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, while satisfying the confocal conditions, and the spatial filtering means for improving the inconvenience of the alignment error to precisely align the spatial filter of the prior art, and having the same The purpose is to provide a confocal scanning microscope.

앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 공간필터링 장치는 샘플 시료가 렌즈의 초점거리에 위치하는 지점에서의 빛의 크기와 동일한 일정 직경을 갖는 제1 구멍이 형성되고, 상기 제1 구멍의 내측 중심 부위에서 상기 제1 구멍을 통과하는 빛의 일부를 차단하도록 차광부재가 설치되는 제1 필터를 포함하는 것을 특징으로 한다. In the spatial filtering device of the present invention for achieving the object as described above, a first hole having a constant diameter equal to the size of light at the point where the sample sample is located at the focal length of the lens is formed, And a first filter provided with a light blocking member to block a part of light passing through the first hole at an inner center portion.

또한, 본 발명의 공간필터링 장치는 상기 제1 필터의 제1 구멍과 동일한 직경을 갖는 제2 구멍이 형성되며, 상기 제1, 제2 구멍의 중심이 각각 동일 선상에 위치하도록 상기 제1 필터의 후방에 위치하는 제2 필터를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, in the spatial filtering device of the present invention, a second hole having the same diameter as the first hole of the first filter is formed, and the centers of the first and second holes are located on the same line, respectively. It is preferable to further include a second filter located behind.

또한, 상기 제1 필터의 차광부재는 상기 샘플 시료가 상기 렌즈의 초점거리에 위치하는 지점에서의 빛의 크기보다 작은 것이 더 바람직하다. Further, the light blocking member of the first filter is more preferably smaller than the size of light at the point where the sample sample is located at the focal length of the lens.

또한, 상기 제1 필터의 제1 구멍은 상기 차광부재를 중심으로 일정 간격으로 연이어 형성되는 다수 개의 구멍들로 이루어진 것이 더 바람직하다. In addition, the first hole of the first filter is more preferably composed of a plurality of holes are formed successively at a predetermined interval around the light blocking member.

또한, 상기 제1 필터와 상기 제2 필터는 필요에 따라 그 이격 거리가 상호 조절되는 것이 더 바람직하다. In addition, it is more preferable that the separation distance of the first filter and the second filter are mutually adjusted as necessary.

본 발명의 공초점 주사 현미경은 빛을 발생시키는 광원과, 상기 광원의 빛을 평행광으로 변환하거나 포커싱하는 다수 개의 렌즈들과, 상기 다수 개의 렌즈들 사이에서 빛의 진행방향을 변경하거나 빛을 통과시키는 빔 스플리터와, 상기 다수 개의 렌즈들을 통과한 샘플 시료에 대한 빛의 영상을 취득하는 광검출기를 포함한다. 그리고, 본 발명은 상기 다수 개의 렌즈들 중 제1 렌즈가 빛을 포커싱하도록 상기 광검출기의 전방에 위치하고; 상기 다수 개의 렌즈들 중 제2 렌즈가 상기 광원의 빛을 포커싱하거나 샘플 시료에서 반사되는 빛을 평행광으로 변환하도록 상기 샘플 시료의 전방에 위치하고; 상기 제1, 제2 렌즈들 사이에 위치하면서, 상기 샘플 시료에서 반사되는 빛을 통과시키는 상기 공간필터링 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다. The confocal scanning microscope of the present invention comprises a light source for generating light, a plurality of lenses for converting or focusing the light of the light source into parallel light, and changing the direction of light passing between the plurality of lenses or passing the light. A beam splitter and a photodetector for acquiring an image of light for a sample sample passed through the plurality of lenses. And, the present invention is located in front of the photodetector so that a first of the plurality of lenses to focus light; A second one of the plurality of lenses is positioned in front of the sample sample to focus light of the light source or to convert light reflected from the sample sample into parallel light; And the spatial filtering device positioned between the first and second lenses and allowing the light reflected from the sample sample to pass therethrough.

아래에서는 공간필터링 장치 및 이를 구비한 공초점 주사 현미경에 대한 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 설명하겠다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of a spatial filtering device and a confocal scanning microscope having the same will be described in detail.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 공간필터링 장치를 구비한 공초점 주사 현미경의 개략도이고, 도 4는 도 3에 도시된 본 발명의 공간필터링 장치 중 제1 필터의 여러 실시형태를 도시한 도면이다.3 is a schematic diagram of a confocal scanning microscope having a spatial filtering device according to one embodiment of the present invention, and FIG. 4 shows various embodiments of a first filter of the spatial filtering device of the present invention shown in FIG. Drawing.

본 발명의 공초점 주사 현미경(200)은 샘플 시료(240)가 렌즈의 초점거리에 위치하는 지점에서 광검출기(260)가 최대의 빛을 검출할 수 있도록 공간필터링 장치(250)가 설치된다. 이를 위해, 본 발명의 공간필터링 장치(250)는 렌즈의 초점거리에 샘플 시료(240)의 단면이 위치하는 경우에 렌즈를 통과한 빛의 크기와 동일한 일정 직경의 구멍이 한 쌍의 제1, 제2 필터(251, 252)에 각각 형성되며, 제1, 제2 필터(251, 252) 중 어느 하나에 위치한 구멍의 내측 중심 부위에 차광부재(254)가 형성된다.In the confocal scanning microscope 200 of the present invention, the spatial filtering device 250 is installed so that the photodetector 260 can detect the maximum light at the point where the sample sample 240 is located at the focal length of the lens. To this end, the spatial filtering device 250 of the present invention has a pair of holes having a predetermined diameter equal to the size of light passing through the lens when the cross section of the sample sample 240 is located at the focal length of the lens. Light blocking members 254 are formed on the second filters 251 and 252, respectively, and the light blocking member 254 is formed at an inner center portion of the hole located in any one of the first and second filters 251 and 252.

이와 같은 구성으로 인해, 본 발명의 공초점 주사 현미경(200)은 종래기술의 공간필터와 다르게 렌즈의 초점거리 위치에 머리카락의 굵기와 같이 작은 공간필터의 구멍을 정밀하게 정렬해야 하는 제작상의 불편함이 없으며, 다시 말해서 렌즈와 공간필터링 장치(250)의 중심을 동일선상에 위치시키는 것만으로도 정렬 작업이 용이하게 실시된다. 또한, 본 발명의 공초점 주사 현미경(200)은 샘플 시료(240)가 렌즈의 초점거리에 위치하는 지점에서 광검출기(260)가 샘플 시료(240)에 대한 빛을 최대로 검출하기 때문에, 공초점 조건도 용이하게 만족시킨다.Due to such a configuration, the confocal scanning microscope 200 of the present invention, unlike the conventional spatial filter, the manufacturing inconvenience to precisely align the holes of the small spatial filter, such as the thickness of the hair at the focal length position of the lens In other words, the alignment operation can be easily performed simply by placing the centers of the lens and the space filtering device 250 on the same line. In addition, the confocal scanning microscope 200 of the present invention, because the photodetector 260 detects the maximum light to the sample sample 240 at the point where the sample sample 240 is located at the focal length of the lens, Focus conditions are also easily satisfied.

본 발명의 공초점 주사 현미경(200)의 각 구성요소들에 대해 살펴보면은 다음과 같다. Looking at each component of the confocal scanning microscope 200 of the present invention are as follows.

본 발명의 공간필터링 장치(250)는 도 3에 도시된 바와 같이 상호 일정 거리가 이격되는 한 쌍의 제1, 제2 필터(251, 252)로 구성된다. 제1 필터(251)는 도 4에 도시된 바와 같이 여러 형상들이 제시될 수 있지만, 가장 양호하게 다음과 같이 제작된다. 즉, 제1 필터(251)는 샘플 시료(240)가 제2 렌즈(221)의 초점거리에 위치하는 지점에서의 빛의 크기와 동일한 직경(D)을 갖는 제1 구멍(253)이 형성되고, 이런 제1 구멍(253)의 내측 중심에 빛의 일부를 차단하도록 차광부재(254)가 형성된다. 이때, 제1 필터(251)의 차광부재(254)는 샘플 시료(240)가 제2 렌즈(221)의 초점거리에 위치하는 지점에서의 빛의 크기보다 작게 형성되며, 그 형상이 원형 또는 다른 다양한 형태로 변형이 가능하다. 그리고, 본 발명의 제1 필터(251)는 차광부재(254)를 고정하기 위해 지지부재(도시 안됨)를 구비한다. As shown in FIG. 3, the spatial filtering device 250 includes a pair of first and second filters 251 and 252 spaced apart from each other by a predetermined distance. The first filter 251 may be presented in various shapes as shown in FIG. 4, but is most preferably manufactured as follows. That is, the first filter 251 is formed with a first hole 253 having a diameter (D) equal to the size of light at the point where the sample sample 240 is located at the focal length of the second lens 221. The light blocking member 254 is formed at the inner center of the first hole 253 to block a part of light. At this time, the light blocking member 254 of the first filter 251 is formed smaller than the size of light at the point where the sample sample 240 is located at the focal length of the second lens 221, the shape is circular or other Various forms are possible. In addition, the first filter 251 of the present invention includes a support member (not shown) to fix the light blocking member 254.

이때, 본 발명에 따른 제1 필터(251)의 제1 구멍(253)은 차광부재(254)를 중심으로 일정 간격으로 연이어 형성되는 다수 개의 구멍들이더라도, 지지부재를 구비하지 않고서 본 발명이 추구하고자 하는 목적을 달성할 수 있다(도 4의 b).
즉, 제1 필터(251)은 대략 원호를 따라 다수개의 제1 구멍들(253)이 배치되고, 제1 구멍들(253)에 의해 정의되는 원호 상의 내부 영역에 차광부재(254)가 배치된다. 또한, 도 4의 b에 도시된 바대로, 상술한 가상의 원호의 직경을 빛의 직경과 동일하게 설정됨이 바람직하다.At this time, even if the first hole 253 of the first filter 251 according to the present invention is a plurality of holes formed successively at regular intervals with respect to the light blocking member 254, the present invention is not provided without a support member. To achieve the desired purpose (Fig. 4b).
That is, in the first filter 251, a plurality of first holes 253 are disposed substantially along an arc, and the light blocking member 254 is disposed in an inner region on the arc defined by the first holes 253. . In addition, as shown in b of FIG. 4, it is preferable that the diameter of the above-described virtual arc is set equal to the diameter of light.

이와 같은 구성으로 인해, 본 발명의 공초점 주사 현미경(200)은 공초점을 만족하는 지점인 제2 렌즈(221)의 초점거리에 샘플 시료(240)가 위치하는 지점에서 샘플 시료(240)에 대한 빛이 제1 필터(251)의 제1 구멍(253)으로 최대로 통과될 수 있기 때문에, 공초점 조건에서의 샘플 시료(240)에 대한 빛의 영상을 광검출기(260)에서 최대로 검출할 수 있다.Due to such a configuration, the confocal scanning microscope 200 of the present invention is connected to the sample sample 240 at the point where the sample sample 240 is located at the focal length of the second lens 221 which is the point satisfying the confocal point. Since light for the light may be passed through to the first hole 253 of the first filter 251 to the maximum, the photodetector 260 detects the maximum image of the light for the sample sample 240 under confocal conditions. can do.

제2 필터(252)는 도 5에 도시된 바와 같이 제1 필터(251)의 제1 구멍(253)과 동일한 직경(D)을 갖는 제2 구멍(255)이 형성되며, 제1, 제2 구멍(253, 255)의 중심이 각각 동일 선상에 위치하면서 제1 필터(251)의 후방에 설치된다. 즉, 본 발명의 공초점 주사 현미경(200)은 빛이 제1 필터(251)를 통과하는 과정에서 회절현상이 발생될 수 있기 때문에, 빛이 제2 필터(252)의 제2 구멍(255)을 통과하여 광검출기(260)에 도달하여야만 회절현상의 영향없이 광검출기(260)에서 보다 정확한 샘플 시료(240)에 대한 빛의 영상을 검출할 수 있다.As shown in FIG. 5, the second filter 252 is formed with a second hole 255 having the same diameter D as the first hole 253 of the first filter 251. The centers of the holes 253 and 255 are located behind the first filter 251 while being positioned on the same line. That is, in the confocal scanning microscope 200 of the present invention, since the diffraction phenomenon may occur in the course of passing the light through the first filter 251, the light is transmitted to the second hole 255 of the second filter 252. Only when passing through the photodetector 260 can be detected in the photodetector 260 more accurate image of the light sample 240 without the effect of diffraction phenomenon.

그리고, 본 발명의 공초점 주사 현미경(200)은 공간필터링 장치(250)의 제1, 제2 필터(251, 252) 사이의 이격 거리를 필요에 따라 조절함으로써, 보다 정확한 공초점 조건을 만족하는 위치에 샘플 시료(240)가 위치하는지를 검출할 수 있다.In addition, the confocal scanning microscope 200 of the present invention adjusts the separation distance between the first and second filters 251 and 252 of the spatial filtering device 250 as necessary, thereby satisfying a more accurate confocal condition. It may be detected whether the sample sample 240 is located at the position.

도 6의 (a) 그래프는 공간필터링 장치(250)의 제1, 제2 필터(251, 252) 사이의 거리가 3.5cm인 경우에 제1 필터(251)를 통과한 빛이 제2 필터(252)에 도달하기 전까지의 거리에 따른 빛의 세기 변화를 나타낸 것이다. 그리고, 도 6의 (b) 그래프는 도 6의 (a)와 동일한 방식에 의한 것으로서 공간필터링 장치(250)의 제1, 제2 필터(251, 252) 사이의 거리가 8.5cm인 경우에 제1 필터(251)를 통과한 빛이 제2 필터(252)에 도착하기 전까지의 거리에 따른 빛의 세기 변화를 나타낸 것이다. In FIG. 6A, when the distance between the first and second filters 251 and 252 of the spatial filtering device 250 is 3.5 cm, the light passing through the first filter 251 is passed through the second filter ( 252) shows the change in the intensity of light according to the distance before reaching. In addition, the graph of FIG. 6B is based on the same method as that of FIG. 6A, when the distance between the first and second filters 251 and 252 of the spatial filtering device 250 is 8.5 cm. The intensity of light according to the distance until the light passing through the first filter 251 arrives at the second filter 252 is illustrated.

이와 같은 도 6의 그래프 결과에 따르면, 빛의 세기는 도 6의 (a),(b) 모두 빛이 제1 필터(251)를 통과한 직후에 높아지다가, 제2 필터(252)의 직전에서 급격하게 감소된다. 이는 빛이 제1 필터(251)에서 회절현상에 의해 확대되다가, 확대된 빛이 제2 필터(252)에 의해 차단됨을 알 수 있다. According to the graph result of FIG. 6, the light intensity is increased immediately after the light passes through the first filter 251 in FIGS. 6A and 6B, and then immediately before the second filter 252. Is drastically reduced. It can be seen that the light is enlarged by the diffraction phenomenon in the first filter 251, and the enlarged light is blocked by the second filter 252.

도 7의 그래프는 공간필터링 장치(250)의 제1, 제2 필터(251, 252) 사이의 이격 거리가 8.5cm인 경우(L1)와 3.5cm인 경우(L2)를 각각 대상으로 하여, 샘플 시료(240)를 Z축 방향으로 이동시키면서, 그에 따라 광검출기(260)에서 검출되는 빛의 세기 변화를 나타낸 것이다.In the graph of FIG. 7, samples having a distance of 8.5 cm (L1) and 3.5 cm (L2) between the first and second filters 251 and 252 of the spatial filtering device 250, respectively, While moving the sample 240 in the Z-axis direction, the change in intensity of light detected by the photodetector 260 is shown.

이와 같은 도 7의 그래프 결과에 따르면, L1은 공초점 조건인 중앙 부근에서 빛의 세기가 매우 높게 나타나며, L2는 L1에 비해 빛의 세기가 낮게 검출될 뿐만 아니라 빛의 세기도 완만하게 변화됨을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 공초점 주사 현미경(200)은 공간필터링 장치(250)의 제1, 제2 필터(251, 252) 사이가 상호 멀어질수록, 샘플 시료(240)가 렌즈의 초점거리에 위치하는 공초점 조건을 보다 정확하게 파악할 수 있다.According to the graph result of FIG. 7, L1 shows very high light intensity near the center of confocal condition, and L2 not only detects low light intensity but also changes light intensity slowly compared to L1. Can be. That is, in the confocal scanning microscope 200 of the present invention, as the first and second filters 251 and 252 of the spatial filtering device 250 move farther from each other, the sample sample 240 is positioned at the focal length of the lens. The confocal condition can be identified more accurately.

상기 공간필터링 장치(250) 이외에 본 발명의 공초점 주사 현미경(200)은 빛을 발생시키는 광원(210)을 구비한다. 그리고, 제1 렌즈(220)는 광원(210)의 전방에서 위치하면서, 광원(210)의 빛을 평행광으로 변환시킨다. 빔 스플리터(Beam splitter ; 230)는 평행광으로 변환된 광원(210)의 빛을 샘플 시료(240)로 방향 전환시키거나, 샘플 시료(240)에서 반사되는 빛을 광검출기(260)의 방향으로 통과시킨다. 제2 렌즈(221)는 빔 스플리터(230)와 샘플 시료(240)의 사이에 위치하면서, 빛을 포커싱하거나 평행광으로 변환한다. 제3 렌즈(222)는 빔 스플리터(230)와 광검출기(260)의 사이에 위치하면서, 빛을 광검출기(260)에 포커싱한다. 광검출기(260)는 샘플 시료(240)에 대한 빛의 영상을 취득한다. 그리고, 본 발명의 공초점 주사 현미경(200)은 빔 스플리터(230)와 제3 렌즈(222) 사이에 공간필터링 장치(250)가 설치됨으로써, 샘플 시료(240)에서 반사되는 빛의 일부를 통과시키거나 차단한다.In addition to the spatial filtering device 250, the confocal scanning microscope 200 of the present invention includes a light source 210 for generating light. The first lens 220 is positioned in front of the light source 210 and converts the light of the light source 210 into parallel light. The beam splitter 230 redirects the light of the light source 210 converted into parallel light to the sample sample 240, or the light reflected from the sample sample 240 in the direction of the photodetector 260. Pass it through. The second lens 221 is positioned between the beam splitter 230 and the sample sample 240 to focus light or convert light into parallel light. The third lens 222 is positioned between the beam splitter 230 and the photodetector 260 to focus light on the photodetector 260. The photodetector 260 acquires an image of light for the sample sample 240. In the confocal scanning microscope 200 of the present invention, the spatial filtering device 250 is installed between the beam splitter 230 and the third lens 222, thereby passing a part of the light reflected from the sample sample 240. Or block it.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 공간필터링 장치 및 이를 구비한 공초점 주사 현미경은 종래기술의 공간필터와 다르게 렌즈의 초점거리 위치에 머리카락의 굵기와 같이 작은 공간필터의 구멍을 정밀하게 정렬해야 하는 제작상의 불편함이 없이, 공초점 조건을 만족하면서도 렌즈와 공간필터링 장치의 중심을 동일선상에 위치시키는 것만으로도 정렬 작업이 용이하게 실시되는 장점이 있다.As described in detail above, the spatial filtering device and the confocal scanning microscope including the same need to precisely align the holes of the small spatial filter such as the thickness of the hair at the focal length position of the lens, unlike the conventional spatial filter. There is an advantage that the alignment operation can be easily performed only by placing the center of the lens and the spatial filtering device on the same line while satisfying the confocal condition without manufacturing inconvenience.

이상에서 본 발명의 공간필터링 장치 및 이를 구비한 공초점 주사 현미경에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.Although the technical idea of the spatial filtering device of the present invention and a confocal scanning microscope having the same has been described with the accompanying drawings, this is intended to exemplarily describe the best embodiment of the present invention and not to limit the present invention. In addition, it is obvious that any person skilled in the art can make various modifications and imitations without departing from the scope of the technical idea of the present invention.

Claims (6)

삭제delete 삭제delete 샘플 시료가 렌즈의 초점거리에 위치하는 지점에서의 빛의 직경과 동일한 원호 상에 형성된 다수개의 제1 구멍들 및 상기 제1 구멍들에 의해 정의되고, 상기 원호 상에 입사되는 빛의 일부를 차단하는 차광부재를 가지는 제1 필터를 포함하고,The sample is defined by a plurality of first holes and the first holes formed on an arc equal to the diameter of light at the point where the lens is located at the focal length of the lens, and blocks a part of the light incident on the arc. A first filter having a light shielding member, 상기 제1 필터의 다수개의 제1 구멍들은 상기 차광부재를 중심으로 일정간격으로 상기 원호 상에 배치되어, 상기 차광부재를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 공간필터링 장치.And a plurality of first holes of the first filter are disposed on the arc at regular intervals with respect to the light blocking member to surround the light blocking member. 제3항에 있어서, 상기 공간필터링 장치는,The apparatus of claim 3, wherein the space filtering device comprises: 상기 제1 필터의 원호와 동일한 직경을 가지는 제2 구멍이 형성되며, 상기 제1 필터의 원호 및 상기 제2 구멍의 중심이 각각 동일 선상에 위치하도록 상기 제1 필터의 후방에 위치하는 제2 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공간필터링 장치.A second filter having a diameter equal to the arc of the first filter is formed, and the second filter located behind the first filter so that the arc of the first filter and the center of the second hole are located on the same line, respectively. Spatial filtering device further comprising. 제4항에 있어서, 상기 제1 필터와 상기 제2 필터는 필요에 따라 그 이격 거리가 상호 조절되는 것을 특징으로 하는 공간필터링 장치.5. The spatial filtering device according to claim 4, wherein the separation distance of the first filter and the second filter is mutually adjusted as necessary. 빛을 발생시키는 광원과, 상기 광원의 빛을 평행광으로 변환하거나 포커싱하는 다수 개의 렌즈들과, 상기 다수 개의 렌즈들 사이에서 빛의 진행방향을 변경하거나 빛을 통과시키는 빔 스플리터와, 상기 다수 개의 렌즈들을 통과한 샘플 시료에 대한 빛의 영상을 취득하는 광검출기를 포함하는 공초점 주사 현미경에 있어서,A light source for generating light, a plurality of lenses for converting or focusing the light of the light source into parallel light, a beam splitter for changing a light propagation direction or passing the light between the plurality of lenses, A confocal scanning microscope comprising a photodetector for obtaining an image of light for a sample sample passing through lenses, 상기 광검출기의 전방에 위치하고, 빛을 포커싱하도록 구비되는 제1 렌즈;A first lens positioned in front of the photodetector and provided to focus light; 상기 샘플 시료의 전방에 위치하고, 상기 광원의 빛을 포커싱하거나 상기 샘플 시료에서 반사되는 빛을 평행광으로 변환하도록 구비되는 제2 렌즈; 및A second lens positioned in front of the sample sample and configured to focus light of the light source or convert light reflected from the sample sample into parallel light; And 상기 제1 렌즈 및 제2 렌즈 사이에 배치되고, 상기 샘플 시료에서 반사되는 빛을 통과시키는 공간필터링 장치를 포함하고,A spatial filtering device disposed between the first lens and the second lens and configured to pass light reflected from the sample sample; 상기 공간필터링 장치는,The space filtering device, 상기 샘플 시료가 상기 제2 렌즈의 초점거리에 위치하는 지점에서의 빛의 직경과 동일한 원호 상에 형성된 다수개의 제1 구멍들 및 상기 제1 구멍들에 의해 정의되고, 상기 원호 상에 입사되는 빛의 일부를 차단하는 차광부재를 가지는 제1 필터; 및Light defined by the first holes and the plurality of first holes formed on an arc equal to the diameter of light at the point where the sample sample is located at the focal length of the second lens, and the light incident on the arc A first filter having a light blocking member blocking a portion of the first filter; And 상기 제1 필터의 원호와 동일한 직경을 가지는 제2 구멍이 형성되며, 상기 제1 필터의 원호 및 상기 제2 구멍의 중심이 각각 동일 선상에 위치하도록 상기 제1 필터의 후방에 위치하는 제2 필터를 포함하되, 상기 제1 필터의 다수개의 제1 구멍들은 상기 차광부재를 중심으로 일정간격으로 상기 원호 상에 배치되어, 상기 차광부재를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 공초점 주사 현미경.A second filter having a diameter equal to the arc of the first filter is formed, and the second filter located behind the first filter so that the arc of the first filter and the center of the second hole are located on the same line, respectively. Containing, the plurality of first holes of the first filter are arranged on the arc at a predetermined interval around the light blocking member, the confocal scanning microscope, characterized in that surrounding the light blocking member.
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