KR101471638B1 - 닙코우 디스크의 핀홀 배치 방법 - Google Patents

닙코우 디스크의 핀홀 배치 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101471638B1
KR101471638B1 KR20140095493A KR20140095493A KR101471638B1 KR 101471638 B1 KR101471638 B1 KR 101471638B1 KR 20140095493 A KR20140095493 A KR 20140095493A KR 20140095493 A KR20140095493 A KR 20140095493A KR 101471638 B1 KR101471638 B1 KR 101471638B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pinhole
pinholes
nipkow
nipkow disk
arrangement
Prior art date
Application number
KR20140095493A
Other languages
English (en)
Inventor
김기홍
이재종
최기봉
임형준
이형석
김창규
Original Assignee
한국기계연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국기계연구원 filed Critical 한국기계연구원
Priority to KR20140095493A priority Critical patent/KR101471638B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101471638B1 publication Critical patent/KR101471638B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
    • G02B21/002—Scanning microscopes
    • G02B21/0024—Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
    • G02B21/0052—Optical details of the image generation
    • G02B21/0064—Optical details of the image generation multi-spectral or wavelength-selective arrangements, e.g. wavelength fan-out, chromatic profiling
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
    • G02B21/002—Scanning microscopes
    • G02B21/0024—Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
    • G02B21/0036—Scanning details, e.g. scanning stages
    • G02B21/0044—Scanning details, e.g. scanning stages moving apertures, e.g. Nipkow disks, rotating lens arrays
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)

Abstract

본 발명은 닙코우 디스크의 핀홀 배치 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 닙코우 디스크를 등간격으로 분할한 후, 분할된 기준영역에 2차원적으로 핀홀을 배치하고, 분할될 나머지 기준영역에도 이와 동일하게 배치함으로써, 디스크 위치에 상관없이 핀홀의 배치 밀도가 균일하면서, CCD에서의 암영역을 제거할 수 있는 닙코우 디스크의 핀홀 배치 방법에 관한 것이다.

Description

닙코우 디스크의 핀홀 배치 방법{Method of pin hole alignment for nipkow disk}
본 발명은 닙코우 디스크의 핀홀 배치 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 닙코우 디스크를 등간격으로 분할한 후, 분할된 기준영역에 2차원적으로 핀홀을 배치하고, 분할될 나머지 기준영역에도 이와 동일하게 배치함으로써, 디스크 위치에 상관없이 핀홀의 배치 밀도가 균일하면서, CCD에서의 암영역을 제거할 수 있는 닙코우 디스크의 핀홀 배치 방법에 관한 것이다.
공초점 현미경(confocal microscope)은 시료에 일정 파장의 빛을 조사하여 시료로부터 반사되는 빛을 공초점 개구(confocal aperture)에 통과시켜 대물렌즈의 초점 평면에서 발산된 빛만을 검출하는 장치이다.
이러한 공초점 현미경은 크게 레이저 주사 방식과 닙코우 디스크(Nipkow disk) 방식으로 구분 가능하며, 특히 닙코우 디스크(Nipkow disk) 방식은 높은 영상 획득 속도를 얻을 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 닙코우 디스크(30)를 이용한 공초점 주사 현미경의 개략도이다.
도 1을 참조하면, 닙코우 디스크(30)를 이용한 공초점 주사 현미경은 광원(10)으로부터 나온 빛(레이저 또는 백색광원)이 광분할기(50)를 통해 닙코우 디스크(30) 윗면에 조사된다. 닙코우 디스크(30) 상에는 복수개의 핀홀(32)이 형성되어 있어, 상기 빛이 핀홀(32)을 통과하게 된다. 통과한 빛은 회절 현상에 의해 구면파 형태로 전파되므로, 각각의 핀홀(32)이 점광원의 역할을 하게 되는 효과가 발생한다.
후속적으로, 빛은 대물렌즈(40)에 입사된 후 시편(미도시)의 측정면 중 한 점에 조사되고, 닙코우 디스크(30)의 회전운동에 따라 핀홀(32)의 위치가 변화되면서 시편의 관찰 영역 전체를 조사하게 된다. 측정 점에서 반사된 빛은 동일한 광경로를 거쳐 다시 핀홀(32)을 통과하며, 광분할기(50) 및 결상 광학계(60, imaging optics)에 의하여 측정 점의 이미지가 영상장치(70)에 획득된다.
상술한 바와 같은, 닙코우 디스크를 이용한 공초점 주사 현미경은 닙코우 디스크에 형성된 수많은 핀홀들이 각각 점광원의 역할을 하므로, 1개 영상을 획득할 때 동시에 많은 수의 측정 점에서 데이터를 획득할 수 있는 장점이 있다.
한편, 닙코우 디스크에서 핀홀 배치는 닙코우 디스크가 1회전 또는 지정된 회전각도를 움직일 때 나타나는 핀홀 궤적이 영상장치의 화소를 지나가도록 다양하게 설계 가능하나, 일반적으로는 아르키메데스 나선(Archimedes Spiral)을 따라 배치하게 된다.
도 2는 종래 닙코우 디스크(30)의 핀홀(32) 배치 모습을 도시한 정면도이다.
도 2를 참조하면, 아르키메데스 나선(34)은 극좌표 방정식인 Ri=a+bθi로 표현되며, 상기 수식에 따라 닙코우 디스크(30)에 핀홀(32)을 배치한다.
여기서 Ri는 i번째 핀홀(32)의 반경, θi는 등각도로 배치되는 i번째 핀홀(32)의 각도, a는 r1에 해당하는 핀홀(32)의 반경, b는 반경 방향의 증가량을 의미한다.
상기 수식에 따라 첫 번째 나선상에 핀홀(32)들의 위치를 결정하면, 다음 나선상에 핀홀(32)들은 첫 번째 나선상의 핀홀(32)들의 좌표를 θs 만큼 회전 이동하여 결정할 수 있다.
이와 같이 닙코우 디스크(30)의 핀홀(32)을 아르키메데스 나선(34) 상에 배치하는 이유는, 닙코우 디스크(30) 전면에 규칙적으로 핀홀(32)을 위치시킬 수 있어 설계가 비교적 용이하기 때문이다.
하지만, 종래 방법은 닙코우 디스크(30)의 안쪽에 위치한 핀홀(32)과 바깥쪽에 위치한 핀홀(32)의 개수(밀도)가 달라, 닙코우 디스크(30)를 회전시키면서 카메라로 공초점 이미지를 획득하면, 디스크 외곽으로 배치될 핀홀(32)들의 선속도가 빨라 이미지가 어두워지며, CCD 카메라와 같은 이미지 센서를 이용하여 획득한 영상에 광강도 구배가 발생한다는 문제가 있었다.
따라서 종래 방법의 문제점을 개선하기 위해, T.Tanaami, S. Otsuki, N. Tomosada, Y. kosugi, M. Shimizu, and H. Ishida, "High-speed 1-frame/ms scanning confocal microscope with a microlens and Nipkow disks" Appl. Opt., Vol. 41, No. 22, 2002, pp. 4704 (이하, Tanaami)에서는 1개 나선 위에서 핀홀(32)들의 거리 및 나선 사이의 거리를 동일하게 설정하여 핀홀(32)을 배치하는 방법을 제시하였다.
그러나 Tanaami의 핀홀 배치 방법은 핀홀(32)의 반경 차이가 영상장치 화소 크기보다 큰 경우에는, 닙코우 디스크(30)가 회전할 때 핀홀(32)이 통과하지 않는 화소가 발생한다는 문제점이 있다.
한편, 영상장치는 예를 들면 CCD(Charged Coupled Device) 카메라 일 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 영상장치가 CCD 카메라인 경우를 중심으로 설명하기로 한다.
도 3 및 도 4는 CCD 카메라 화소(72) 상에서 Tanaami의 핀홀 배치 방법에 따른 핀홀(32)의 궤적(B)을 확대하여 도시한 확대도이다.
도 3을 참조하면, 핀홀(32)의 직경은 10㎛이고, 핀홀(32) 간격은 100㎛이다. 한편, CCD 카메라 화소(72)의 크기는 3.75㎛×3.75㎛이며, 이미징 렌즈의 비율은 0.5x에 해당한다.
이 경우에는 닙코우 디스크가 회전할 때(도3a 아래 방향에서 윗방향으로 회전) 핀홀(32)이 통과하지 않는 CCD 카메라 화소(72)가 발생하며, 이는 결국 CCD카메라 영상에서 영상 정보가 없는 암영역(blind region, A)이 나타난다는 문제점이 발생한다.
핀홀(32)의 간격을 줄이면 암영역 발생을 억제할 수 있으나, 그런 경우에도 닙코우 디스크에서 핀홀(32)을 배치할 때 CCD 카메라 화소(72) 크기를 반드시 고려하여야 한다는 문제점이 있다.
또한, 도 4를 참조하면, Tanaami의 핀홀 배치 방법은 CCD 카메라 화소(72)를 통과하는 핀홀(32)의 면적이 달라 영상에서 광강도 불균일이 발생한다는 문제점이 추가적으로 발생한다.
예를 들어, m번째 화소 열은 닙코우 디스크(30)가 회전할 때 완전한 핀홀(32)이 통과하지만, k번째 화소 열에서는 닙코우 디스크(30)가 회전할 때 CCD 카메라 화소(72) 양쪽의 핀홀(32) 면적 중 일부만이 통과하고 있음을 확인할 수 있다. 즉, k번째 화소 열은 m번째 화소 열보다 약한 영상 정보를 출력하게 된다는 문제점이 있다.
따라서 상술한 문제점들을 해결할 수 있으며, 곡률 반경이 작은 디스크의 내부나, 큰 외부에서도 암 영역을 제거할 수 있어 디스크 위치에 상관없이 핀홀의 배치 밀도가 균일하면서, CCD에서 암영역을 제거할 수 있는 닙코우 디스크의 핀홀 배치 방법이 요구된다.
T.Tanaami, S. Otsuki, N. Tomosada, Y. kosugi, M. Shimizu, and H. Ishida, "High-speed 1-frame/ms scanning confocal microscope with a microlens and Nipkow disks" Appl. Opt., Vol. 41, No. 22, 2002, pp. 4704
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 디스크 위치에 상관없이 핀홀의 배치 밀도가 균일하면서, CCD에서의 암영역을 제거할 수 있는 닙코우 디스크의 핀홀 배치 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 닙코우 디스크의 핀홀 배치 방법은 닙코우 디스크(100)의 중심(C)을 기준으로 원주방향으로 일정 각도 분할하여 다수개의 부채꼴 형태인 기준영역(200)이 설정되는 제1단계; 상기 기준영역(200) 내에서 반경방향에 대해 a 간격으로 분할되어 내원 및 외원의 거리가 동일하게 형성된 다수개의 단위영역(300)이 설정되는 제2단계; 상기 단위영역(300)을 이루는 내원의 일측 꼭지점에서 외원의 타측 꼭지점을 연결하는 핀홀 배치용 원호(400)를 형성하는 제3단계; 상기 핀홀 배치용 원호(400)의 중심점과 상기 핀홀 배치용 원호(400)를 연결하여 형성된 핀홀 배치용 부채꼴(500)을 형성하는 제4단계; 상기 핀홀 배치용 부채꼴(500)에서 원호의 길이가 a가 되는 각도 θ를 설정하는 제5단계; 및 상기 핀홀 배치용 부채꼴(500)을 θ각도로 등분하여, 등분된 원호에 핀홀을 배치하는 제6단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 닙코우 디스크의 핀홀 배치 방법은 상기 제 1단계에서 상기 기준영역(200) 내에서 반경방향에 대해 분할하여 다수 개의 단위영역(300)을 설정하는 a 간격이 핀홀(H) 직경의 5~10배가 되도록 설정한 후,
상기 제 2 단계에서 상기 기준영역(200) 내에거 반경방향에 대해 상기 a 간격으로 분할되어 내원 및 외원의 거리가 동일하게 형성된 다수개의 단위영역(300)을 설정할 수 있다.
또한, 상기 닙코우 디스크의 핀홀 배치 방법은 상기 닙코우 디스크(100)의 중심(C)에서부터 첫 번째 상기 단위영역(300)이 시작되는 지점의 좌표가 (r0, 0)이고, 상기 기준영역(200)을 형성하는 부채꼴의 각도가 θs일 때, 상기 제3단계에서 형성된 첫 번째 상기 단위영역(400) 내 핀홀 배치용 원호(400)의 내원 꼭지점 좌표가 (r0, 0)이고, 외원 꼭지점 좌표가 ((r0+a)cosθs, (r0+a)sinθs))일 수 있다.
또한, 상기 닙코우 디스크의 핀홀 배치 방법은 상기 제6단계에서 하나의 상기 단위영역(300) 내 배치된 핀홀(H) 배치와 동일하게, 나머지 단위영역(300) 내에도 핀홀(H)을 배치하는 제7단계; 를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 닙코우 디스크의 핀홀 배치 방법은 상기 제7단계를 통해 하나의 상기 기준영역(200) 내 배치된 핀홀(H) 배치와 동일하게, 나머지 기준영역(200) 내에도 핀홀(H)을 배치하는 제8단계; 를 더 포함할 수 있다.
삭제
이에 따라, 본 발명에 따른 닙코우 디스크의 핀홀 배치 방법은 닙코우 디스크 내에서 위치에 상관없이 핀홀의 배치 밀도가 균일하여, CCD에서의 암영역을 제거할 수 있다는 장점이 있다.
다시 설명하면, 기존의 핀홀 배치 방법으로 핀홀을 배치할 때에는 닙코우 디스크가 큰 경우, 닙코우 디스크의 안쪽과 바깥쪽에서의 아르키메데스 나선의 곡률 차이가 너무 커져 암 영역을 제거하기 위한 핀홀 배치 조건 설정이 매우 어려울 수도 있었다.
하지만, 본 발명은 닙코우 디스크를 등간격으로 분할한 후, 분할된 기준영역에 2차원적으로 핀홀을 배치하고, 분할될 나머지 기준영역에도 이와 동일하게 배치할 뿐만 아니라, 기준영역 내에서 반경방향에 대해 등간격으로 분할되도록 설정된 단위영역을 1개 핀홀간의 거리 값인 a로 설정함에 따라, 원주방향으로 10개 이상의 핀홀이 배치되게 단위 영역의 각도를 설정하면 핀홀들이 서로 중첩되는 영역을 가지며 회전하여 암영역이 제거될 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 닙코우 디스크의 핀홀 배치 방법을 이용할 경우, 가장 작은 핀홀의 개수를 가진 내원에 인접한 단위 영역에도 핀홀이 많이 배치될 수 있어, 닙코우 디스크의 크기나 위치에 상관없이 암영역을 제거할 만큼의 충분한 핀홀을 배치할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 닙코우 디스크의 핀홀 배치 방법은 CCD 카메라와 같은 이미지 센서를 이용하여 획득한 영상에 광강도 구배가 발생하여 이미지의 질이 저하되는 것을 방지하고, 항상 균일한 광강도의 영상을 획득할 수 있도록 하는 장점이 있다.
도 1은 닙코우 디스크를 이용한 공초점 주사 현미경의 개략도.
도 2는 종래 닙코우 디스크의 핀홀 배치 모습을 도시한 정면도.
도 3은 CCD 카메라 화소 상에서 Tanaami의 핀홀 배치 방법에 따른 핀홀의 궤적을 확대하여 도시한 확대도.
도 4는 CCD 카메라 화소 상에서 Tanaami의 핀홀 배치 방법에 따른 핀홀의 궤적을 확대하여 도시한 확대도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 닙코우 디스크의 핀홀 배치 방법을 나타낸 순서도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 닙코우 디스크의 핀홀 배치 방법에서 설정된 닙코우 디스크 내에 설정된 기준영역을 나타낸 개략도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 닙코우 디스크의 핀홀 배치 방법에서 설정된 닙코우 디스크의 기준영역 내에 설정된 단위영역을 나타낸 개략도.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 닙코우 디스크의 핀홀 배치 방법에서 설정된 닙코우 디스크의 단위영역 내에 핀홀이 배치되는 과정을 나타낸 개략도.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 닙코우 디스크의 핀홀 배치 방법을 이용하여 배치된 핀홀의 배치도 및 확대사진.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 닙코우 디스크의 핀홀 배치 방법을 이용하여 핀홀이 배치된 닙코우 디스크가 회전할 때, 핀홀들이 중첩되는 상태를 나타낸 도면.
이하, 상기한 바와 같은 특징을 가지는 본 발명에 따른 닙코우 디스크의 핀홀 배치 방법을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 닙코우 디스크의 핀홀(H) 배치 방법은 닙코우 디스크(100) 내에서 위치에 상관없이 핀홀(H)의 배치 밀도가 균일하게 배치될 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
이를 위해, 본 발명에 따른 닙코우 디스크의 핀홀(H) 배치 방법은 닙코우 디스크(100)의 중심(C)을 기준으로 원주방향으로 일정 각도 분할하여 다수개의 부채꼴 형태인 기준영역(200)이 설정되는 제1단계; 상기 기준영역(200) 내에서 반경방향에 대해 a 간격으로 분할되어 내원 및 외원의 거리가 동일하게 형성된 다수개의 단위영역(300)이 설정되는 제2단계; 상기 단위영역(300)을 이루는 내원의 일측 꼭지점에서 외원의 타측 꼭지점을 연결하는 핀홀 배치용 원호(400)를 형성하는 제3단계; 상기 핀홀 배치용 원호(400)의 중심점과 상기 핀홀 배치용 원호(400)를 연결하여 형성된 핀홀 배치용 부채꼴(500)을 형성하는 제4단계; 상기 핀홀 배치용 부채꼴(500)에서 원호의 길이가 a가 되는 각도 θ를 설정하는 제5단계; 및 상기 핀홀 배치용 부채꼴(500)을 θ 각도로 등분하여, 등분된 원호에 핀홀(H)을 배치하는 제6단계; 를 포함한다.
좀 더 자세히 설명하면, 본 발명에 다른 닙코우 디스크의 핀홀(H) 배치 방법에서는 먼저 닙코우 디스크(100)를 등간격으로 분할하여 기준영역(200)이 설정되도록 한다.
즉, 도 6에 도시된 바와 같이 기준영역(200)은 상기 닙코우 디스크(100)의 중심(C)을 기준으로 원주방향으로 일정 각도로 분할됨으로써 형성된 다수개의 동일한 부채꼴 형태를 의미한다.
이때, 상기 기준영역(200)은 45도로 분할될 경우 상기 닙코우 디스크(100) 내에 8개가 형성되고, 60도로 분할될 경우 상기 닙코우 디스크(100) 내에 6개가 형성되며, 90도로 분할될 경우 상기 닙코우 디스크(100) 내에 4개가 형성된다.
상기 기준영역(200)을 형성하기 위한 각도는 핀홀(H)의 크기나, 직경과 같이 여러 조건을 고려하여 필요에 따라 얼마든지 다양하게 변경실시가 가능하다.
본 발명에 따른 닙코우 디스크의 핀홀(H) 배치 방법에서는 상기 제1단계에서 핀홀(H)의 직경 및 핀홀(H)간의 거리를 설정하게 된다.
이때, 상기 핀홀(H)은 이웃한 핀홀(H) 간의 거리를 a로 설정하되, 핀홀(H) 간의 거리인 a가 핀홀(H) 직경의 5~10배가 되도록 설정되도록 하는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 제2단계에서는 상기 기준영역(200) 내에서 반경방향에 대해 a 간격으로 분할되어 형성되는 다수개의 단위영역(300)이 설정되도록 한다.
도 7은 상기 제1단계에서 설정된 기준영역(200) 중 하나를 나타낸 것으로, 반경 방향으로 상기 닙코우 디스크(100)의 중심(C)으로부터 일정거리 이격된 점선 P1 및 P2 사이에 핀홀(H)이 배치된다.
이때, 상기 단위영역(300)은 상기 기준영역(200) 내에서 반경방향에 대해 상기 핀홀(H) 간의 거리인 a만큼의 간격으로 분할되어 형성된다. 이와 같이 형성된 상기 단위영역(300)은 반경방향으로 분할된 간격이 a로 동일하기 때문에 각각의 단위영역(300)을 이루는 내원 및 외원의 거리가 동일하게 형성되며, P1 및 P2사이에 형성된다.
다음으로, 상기 제3단계에서는 상기 단위영역(300)을 이루는 내원의 일측 꼭지점에서 외원의 타측 꼭지점을 연결하는 핀홀 배치용 원호(400)를 형성하게 된다.
다음으로 상기 제4단계에서는 상기 핀홀 배치용 원호(400)의 중심점과 상기 핀홀 배치용 원호(400)를 연결하여 형성된 핀홀 배치용 부채꼴(500)을 형성하게 된다.
도 8을 기준으로 설명하면, 먼저 상기 닙코우 디스크(100)의 중심(C)이 x축과 y축이 서로 만나는 지점인 (0, 0)의 좌표를 갖는다고 가정한다.
이때, 도 8에 도시된 기준영역(200)은 x축 좌표로부터 θs만큼 이격된 영역이며, 상기 닙코우 디스크(100)의 중심(C)에서부터 첫 번째 상기 단위영역(300)이 시작되는 지점의 x축 좌표가 (r0, 0)가 된다.
이 경우, 상기 단위영역(300) 내에 형성되는 핀홀 배치용 원호(400)의 좌표는 내원 꼭지점 좌표가 (r0, 0)이고, 외원 꼭지점 좌표가 ((r0+a)cosθs, (r0+a)sinθs))가 될 수 있다.
다음으로, 상술한 바와 같은 핀홀 배치용 원호(400)의 좌표 식을 통해 상기 핀홀 배치용 원호(400)의 중심점인 (0, yc)을 찾는다.
이에 따라, 핀홀 배치용 원호(400)의 중심점인 (0, yc) 와, (r0, 0) 및 ((r0+a)cosθs, (r0+a)sinθs)) 를 연결하는 핀홀(H)배치용 원호를 연결하여 핀홀 배치용 부채꼴(500)을 형성할 수 있다.
다음으로, 상기 제5단계에서는 상기 핀홀 배치용 부채꼴(500)에서 원호의 길이가 핀홀(H) 간의 거리인 a가 되는 각도 θ를 계산한다.
다음으로, 상기 제6단계에서는 상기 핀홀 배치용 부채꼴(500)을 θ각도로 등분하여, 등분된 원호의 양단에 핀홀(H)이 배치되도록 한다.
상술한 바와 같은 과정을 거쳐, 상기 제6단계에서는 상기 기준영역(200) 내 다수개의 단위영역(300) 중 하나에 형성된 핀홀 배치용 원호(400)를 따라 a만큼의 간격으로 다수개의 핀홀(H)이 배치된다.
본 발명의 닙코우 디스크의 핀홀(H) 배치 방법은 상기 제6단계에서 하나의 상기 단위영역(300) 내 배치된 핀홀(H) 배치와 동일하게, 나머지 단위영역(300) 내에도 핀홀(H)을 배치하는 제7단계를 포함함으로써, 상기 기준영역(200) 내에 핀홀(H)이 균일하게 배치될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 닙코우 디스크의 핀홀(H) 배치 방법에서는 상기 제7단계를 통해 하나의 상기 기준영역(200) 내 배치된 핀홀(H) 배치와 동일하게, 나머지 기준영역(200) 내에도 핀홀(H)을 배치하는 제8단계가 수행됨으로써, 상기 닙코우 디스크(100) 전체에 핀홀(H)이 배치될 수 있도록 한다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 닙코우 디스크의 핀홀(H) 배치 방법을 이용하여 배치된 핀홀(H)의 배치도 및 확대사진으로, 내원의 직경이 6mm로 첫 번째 단위영역(300)이 시작되는 지점의 좌표인 (r0, 0)이 (6mm, 0)이고, 마지막 단위영역(300)의 외원 좌표가 (36mm, 0)인 경우이며, 핀홀(H)의 직경은 5mm, 기준영역(200)의 각도인 θs는 45도일 때 핀홀(H)이 배치된 상태를 나타낸다. 따라서 전체 닙코우 디스크(100)는 8등분되어 상기 기준영역(200)이 형성된다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 닙코우 디스크의 핀홀(H) 배치 방법을 이용하여 핀홀(H)이 배치된 닙코우 디스크(100)가 회전할 때, 핀홀(H)들이 중첩되는 상태를 나타낸 것으로, 본 발명에 따른 닙코우 디스크의 핀홀(H) 배치 방법을 이용하여 암영역이 제거되는 예를 보여준다.
상기 닙코우 디스크(100)가 회전하면서 암영역이 제거되지 위해서는 회전하는 핀홀(H)들이 일정 영역 중첩(overlap) 되어야 한다.
도 3 및 도 4에서는 핀홀(H) 궤적이 어떤 경우에 너무 떨어져 있어, 이웃한 회전 궤적을 그리는 핀홀(H)끼리 중첩하지 않아 암영역이 생기는 경우지만, 본 발명을 이용하여 핀홀(H)이 배치된 닙코우 디스크(100)에서는 도 11과 같이 상기 닙코우 디스크(100)의 회전 궤적을 따라 핀홀(H)들을 일직선상에 그려보면 매우 촘촘하게 중첩되는 것을 알 수 있다.
도 11에서는 일부 핀홀(H)의 궤적만 도시되었지만, 1, 2, 3번째 핀홀(H)을 보면 아주 조금씩 회전 궤적이 이동하고, 이동하는 핀홀(H)들의 상당한 영역이 서로 중첩된 상태로 회전하는 것을 확인할 수 있다.
이런 식으로, 첫 번째 단위영역(300)의 모든 핀홀(H)을 일직선상에 표시하여 궤적을 나타내면, 마지막 핀홀(H)은 정확하게 두 번째 단위영역(300)의 첫 번째 핀홀(H)과 일치하게 된다.
즉, 각 단위영역(300)의 핀홀(H)들은 다음 단위영역(300)의 핀홀(H)들과 그 궤적이 겹쳐질 수 있게 설계되므로, 단위영역(300) 내 또는 단위영역(300) 사이에 암영역이 발생하지 않게 된다.
이는 상기 단위영역(300)을 설정할 때 내원 및 외원의 거리가 반경방향으로 1개 핀홀(H)간의 거리 값인 a로 설정되었기 때문이다.
보통 a 값은 핀홀(H) 직경의 5~10배 정도 값을 가지도록 설정되기 때문에, 본 발명에서는 원주방향으로 10개 이상의 핀홀(H)이 배치되게 단위영역(300)의 각도를 설정하면, 핀홀(H)들이 서로 중첩되는 영역을 가지면서 회전하게 되어 암영역이 제거될 수 있다.
보통, 상기 핀홀 배치용 부채꼴(500)의 각도는 10도 이상이며, 이 경우 상기 닙코우 디스크(100)에는 가장 작은 핀홀(H)의 개수를 가진 내원에 인접한 단위영역(300)에도 핀홀(H)이 30~40개 이상 배치될 수 있어, 닙코우 디스크(100)의 크기나 위치에 상관없이 암영역을 제거할 정도로 충분한 핀홀(H)을 배치할 수 있다.
다시 한 번 정리하면, 본 발명은 닙코우 디스크를 등간격으로 분할한 후, 분할된 기준영역에 2차원적으로 핀홀을 배치하고, 분할될 나머지 기준영역에도 이와 동일하게 배치할 뿐만 아니라, 기준영역 내에서 반경방향에 대해 등간격으로 분할되도록 설정된 단위영역을 1개 핀홀간의 거리 값인 a로 설정함에 따라, 원주방향으로 10개 이상의 핀홀이 배치되게 단위 영역의 각도를 설정하면 핀홀들이 서로 중첩되는 영역을 가지며 회전하여 암영역이 제거될 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 닙코우 디스크의 핀홀 배치 방법을 이용할 경우, 가장 작은 핀홀의 개수를 가진 내원에 인접한 단위 영역에도 핀홀이 많이 배치될 수 있어, 닙코우 디스크의 크기나 위치에 상관없이 암영역을 제거할 만큼의 충분한 핀홀을 배치할 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 닙코우 디스크의 핀홀 배치 방법은 CCD 카메라와 같은 이미지 센서를 이용하여 획득한 영상에 광강도 구배가 발생하여 이미지의 질이 저하되는 것을 방지하고, 항상 균일한 광강도의 영상을 획득할 수 있도록 하는 장점이 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
100 : 닙코우 디스크
200 : 기준영역
300 : 단위영역
400 : 핀홀 배치용 원호
500 : 핀홀 배치용 부채꼴
H : 핀홀 C : 닙코우 디스크의 중심

Claims (6)

  1. 닙코우 디스크의 핀홀 배치 방법에 있어서,
    닙코우 디스크(100)의 중심(C)을 기준으로 원주방향으로 일정 각도 분할하여 다수개의 부채꼴 형태인 기준영역(200)이 설정되는 제1단계;
    상기 기준영역(200) 내에서 반경방향에 대해 a 간격으로 분할되어 내원 및 외원의 거리가 동일하게 형성된 다수개의 단위영역(300)이 설정되는 제2단계;
    상기 단위영역(300)을 이루는 내원의 일측 꼭지점에서 외원의 타측 꼭지점을 연결하는 핀홀 배치용 원호(400)를 형성하는 제3단계;
    상기 핀홀 배치용 원호(400)의 중심점과 상기 핀홀 배치용 원호(400)를 연결하여 형성된 핀홀 배치용 부채꼴(500)을 형성하는 제4단계;
    상기 핀홀 배치용 부채꼴(500)에서 원호의 길이가 a가 되는 각도 θ를 설정하는 제5단계; 및
    상기 핀홀 배치용 부채꼴(500)을 θ 각도로 등분하여, 등분된 원호에 핀홀(H)을 배치하는 제6단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 닙코우 디스크의 핀홀 배치 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 닙코우 디스크의 핀홀 배치 방법은
    상기 제 1단계에서
    상기 기준영역(200) 내에서 반경방향에 대해 분할하여 다수 개의 단위영역(300)을 설정하는 a 간격이 핀홀(H) 직경의 5~10배가 되도록 설정한 후,
    상기 제 2단계에서 상기 기준영역(200) 내에서 반경방향에 대해 상기 a 간격으로 분할되어 내원 및 외원의 거리가 동일하게 형성된 다수개의 단위영역(300)을 설정하는 것을 특징으로 하는 닙코우 디스크의 핀홀 배치 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 닙코우 디스크의 핀홀 배치 방법은
    상기 닙코우 디스크(100)의 중심(C)에서부터 첫 번째 상기 단위영역(300)이 시작되는 지점의 좌표가 (r0, 0)이고, 상기 기준영역(200)을 형성하는 부채꼴의 각도가 θs일 때,
    상기 제3단계에서 형성된 첫 번째 상기 단위영역(300) 내 핀홀 배치용 원호(400)의 내원 꼭지점 좌표가 (r0, 0)이고, 외원 꼭지점 좌표가 ((r0+a)cosθs, (r0+a)sinθs))인 것을 특징으로 하는 닙코우 디스크의 핀홀 배치 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 닙코우 디스크의 핀홀 배치 방법은
    상기 제6단계에서 하나의 상기 단위영역(300) 내 배치된 핀홀(H) 배치와 동일하게, 나머지 단위영역(300) 내에도 핀홀(H)을 배치하는 제7단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 닙코우 디스크의 핀홀 배치 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 닙코우 디스크의 핀홀 배치 방법은
    상기 제7단계를 통해 하나의 상기 기준영역(200) 내 배치된 핀홀(H) 배치와 동일하게, 나머지 기준영역(200) 내에도 핀홀(H)을 배치하는 제8단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 닙코우 디스크의 핀홀 배치 방법.
  6. 삭제
KR20140095493A 2014-07-28 2014-07-28 닙코우 디스크의 핀홀 배치 방법 KR101471638B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20140095493A KR101471638B1 (ko) 2014-07-28 2014-07-28 닙코우 디스크의 핀홀 배치 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20140095493A KR101471638B1 (ko) 2014-07-28 2014-07-28 닙코우 디스크의 핀홀 배치 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101471638B1 true KR101471638B1 (ko) 2014-12-24

Family

ID=52678542

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20140095493A KR101471638B1 (ko) 2014-07-28 2014-07-28 닙코우 디스크의 핀홀 배치 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101471638B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5428475A (en) * 1991-10-31 1995-06-27 Yokogawa Electric Corporation Confocal optical scanner
JP2970223B2 (ja) * 1992-06-09 1999-11-02 横河電機株式会社 共焦点用光スキャナ
JP2006201207A (ja) * 2005-01-18 2006-08-03 Nikon Corp 共焦点光学装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5428475A (en) * 1991-10-31 1995-06-27 Yokogawa Electric Corporation Confocal optical scanner
EP0539691B1 (en) * 1991-10-31 1997-10-15 Yokogawa Electric Corporation Nipkow disk for confocal optical scanner
JP2970223B2 (ja) * 1992-06-09 1999-11-02 横河電機株式会社 共焦点用光スキャナ
JP2006201207A (ja) * 2005-01-18 2006-08-03 Nikon Corp 共焦点光学装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2993509B1 (en) Sample observation device and sample observation method
JP4943946B2 (ja) 偏芯量測定装置
US9948841B2 (en) Tire shape testing device and tire shape testing method
JP5999121B2 (ja) 共焦点光スキャナ
TWI645181B (zh) 用於物件檢驗之可變影像場曲率
CN103411557B (zh) 阵列照明的角谱扫描准共焦环形微结构测量装置与方法
JP2008275612A (ja) 半導体製造用のサブストレート上の構造体を測定する高解像度を備えた装置及び測定装置におけるアパーチャの使用
US10852519B2 (en) Confocal imaging of an object utilising a pinhole array
US9880108B2 (en) Bore imaging system
US20120033226A1 (en) Optics symmetrization for metrology
JP2019045470A (ja) 外観検査装置及びその方法
JP6113064B2 (ja) 光量分布測定装置、描画装置および光量分布測定方法
JP2016024195A5 (ko)
JP2021509722A (ja) 容器のリング面の三次元形状を特定する方法、装置及び検査ライン
KR20180012616A (ko) 다초점 영상 획득 장치 및 샘플 표면 검사 시스템
KR101471638B1 (ko) 닙코우 디스크의 핀홀 배치 방법
JP6903449B2 (ja) 欠陥検査装置、および欠陥検査方法
JP2009229422A (ja) 光学デバイス欠陥検査方法及び光学デバイス欠陥検査装置
EP2905104A2 (en) Method and device for optically monitoring a surface in an area thereof subject to laser radiation
JP2018136200A5 (ko)
KR101167071B1 (ko) 닙코우 디스크의 핀홀 배치 방법
JP2013019786A (ja) 管内面検査装置およびその検査方法
JP7360048B2 (ja) 表面検査装置及び表面検査方法
CN104570338B (zh) 一种基于制冷型红外系统的外视场拼接装置
JP2020526937A (ja) 走査アライメント装置およびその走査方法

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170907

Year of fee payment: 4