KR102628967B1 - Tunable Fourier ptychographic microscopy - Google Patents

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KR102628967B1 KR1020210047802A KR20210047802A KR102628967B1 KR 102628967 B1 KR102628967 B1 KR 102628967B1 KR 1020210047802 A KR1020210047802 A KR 1020210047802A KR 20210047802 A KR20210047802 A KR 20210047802A KR 102628967 B1 KR102628967 B1 KR 102628967B1
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Abstract

본 발명은 튜닝이 가능한 FPM에 관한 것으로, 보다 상세하게는 FPM에 있어서, LED 빔을 조사하는 제1조명기; 복수의 틸팅미러들이 배열된 틸팅미러 어레이로 구성되고, 상기 제1조명기로 부터 LED 제1빔을 조사받아 반사시켜 대물렌즈를 투과하여 서로 다른 각도로 측정대상물에 순차적으로 복수의 LED 제1빔을 조사하도록 하는 다이나믹 미러 디바이스(DMD); 및 다수의 LED광원이 구비되며, 상기 제1조명기에 의한 조사 후, 서로 다른 각도로 측정대상물에 순차적으로 복수의 LED 제2빔을 조사하는 제2LED 어레이로 구성되고, 중앙홀에 상기 대물렌즈가 구비되는 제2패널을 갖는 제2조명기; LED 제1빔과 제2빔이 조사된 측정대상물에서 나오는 빔을 수집하도록 구성된 집광렌즈; 및 상기 집광렌즈로부터 광을 수광하고 복수의 제1빔 및 제2빔 각각에 대한 이미지를 취득하는 광검출기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 튜닝이 가능한 FPM에 관한 것이다. The present invention relates to a tunable FPM, and more specifically, to the FPM, a first illuminator for emitting an LED beam; It consists of a tilting mirror array in which a plurality of tilting mirrors are arranged, and the LED first beam is irradiated from the first illuminator, reflected, transmitted through the objective lens, and sequentially directed to the measurement object at different angles. Dynamic Mirror Device (DMD) for irradiation; and a plurality of LED light sources, and is composed of a second LED array that sequentially irradiates a plurality of second LED beams to the measurement object at different angles after irradiation by the first illuminator, and the objective lens is located in the central hole. a second illuminator having a second panel; A condenser lens configured to collect beams coming from a measurement object to which the first and second LED beams are irradiated; and a photodetector that receives light from the condenser lens and acquires images for each of the plurality of first beams and second beams.

Description

튜닝이 가능한 FPM{Tunable Fourier ptychographic microscopy}Tunable Fourier ptychographic microscopy}

본 발명은 튜닝이 가능한 FPM 및 그 작동방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는, DMD(dynamic mirror device)를 활용하여 분해능과 FOV 등의 스펙 변경이 가능한 튜닝 가능 FPM에 관한 것이다. The present invention relates to a tunable FPM and its operating method. More specifically, it relates to a tunable FPM that can change specifications such as resolution and FOV using a dynamic mirror device (DMD).

Fourier Ptychographic Microscopy(FPM)은 2013년 Guoan Zheng에 의해 개발된 위상복구(phase retrieval) 방법으로 기존의 digital holographic microscopy와 같이 기준(reference)빔을 이용하지 않아도 위상이 계산될 수 있다. Fourier Ptychographic Microscopy (FPM) is a phase retrieval method developed by Guoan Zheng in 2013, and the phase can be calculated without using a reference beam like existing digital holographic microscopy.

이러한 FPM은 기준빔이 없이 위상계산이 가능하므로 시스템이 컴팩트해 질 수 있고, 신호빔/기준빔이 구분되지 않으므로 진동에 강한 장점이 있다. This FPM can calculate the phase without a reference beam, so the system can be compact, and it has the advantage of being resistant to vibration because the signal beam and reference beam are not differentiated.

또한, 기존의 digital holographic microscopy는 로 고해상도를 얻기위해 높은 NA의 대물렌즈를 사용할 경우 적은 FOV(field of view)와 DOF(depth of focus)를 갖는 반면, FPM은 집광렌즈를 LED 어레이로 대체해서 높은 illumination angle이 가능하게 함으로써 낮은 NA의 대물렌즈로도 고해상도를 얻기 때문에 넓은 FOV와 DOF를 갖는 장점이 있다. 또한, LED어레이로 높은 illumination angle을 얻기 때문에 기계적 구동부가 필요없다. In addition, while existing digital holographic microscopy has a small FOV (field of view) and DOF (depth of focus) when using a high NA objective lens to obtain high resolution, FPM replaces the condenser lens with an LED array to achieve high resolution. By enabling the illumination angle, high resolution can be obtained even with a low NA objective lens, which has the advantage of having a wide FOV and DOF. Additionally, since a high illumination angle is achieved with an LED array, there is no need for a mechanical driver.

도 1은 투과타입 FPM 시스템(1)의 구성도를 도시한 것이고, 도 2는 측정대상물의 스펙트럼을 나타낸 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 투과타입 FPM시스템(1)은 서로 다른 각도로 측정대상물(2)에 조사되는 다수의 LED 광원(11)으로 구성되는 LED 어레이(10)와, 측정대상물(2)을 투과한 LED 빔이 결상되는 대물렌즈(20)와, 집광렌즈(30) 그리고 측정대상물(2)에 조사된 LED빔의 이미지를 획득하는 광검출기(40) 등을 포함하여 구성된다. Figure 1 shows the configuration of the transmission type FPM system 1, and Figure 2 shows the spectrum of the measurement object. As shown in Figure 1, the transmission type FPM system (1) consists of an LED array (10) consisting of a plurality of LED light sources (11) that irradiate the measurement object (2) at different angles, and the measurement object (2). It is composed of an objective lens 20 that forms an image of the LED beam that has passed through, a condenser lens 30, and a photodetector 40 that acquires an image of the LED beam irradiated to the measurement object 2.

N 개의 LED광원(11)으로 구성된 LED 어레이(10)를 이용해 N 개의 서로 다른 조사 각도의 빔을 순서대로 측정대상물(2)에 조사하고 N 개의 이미지를 광검출기(40)에 저장하게 된다. Using the LED array 10 composed of N LED light sources 11, N beams of different irradiation angles are sequentially irradiated to the measurement object 2 and N images are stored in the photodetector 40.

그리고 분석수단은 N 개의 이미지를 FFT하여 도 2에 도시된 바와 같이(도 2에서 ○은 하나의 LED에서 나오는 빔을 통해 대물렌즈가 집속하는 신호의 스펙트럼이다), 스펙트럼 도메인에서 θx, θy의 각 위치에 해당하는 것에 위치시키면서 스티칭(stitching)하여 위상을 산출하게 된다. And the analysis means FFTs the N images, as shown in FIG. 2 (○ in FIG. 2 is the spectrum of the signal focused by the objective lens through the beam coming from one LED), and the angles of θx and θy in the spectral domain The phase is calculated by stitching while positioning the corresponding position.

그러나 투과형 FPM은 생물 시료 등 투과형 시료 측정에 많이 사용되므로 연구가 많이 진행된 반면, 반사형 FPM은 불투명한 산업용 시료 측정 수요가 많음에도 불구하고 셋업의 어려움으로 연구가 더딘 상태에 해당한다. However, while transmissive FPM is widely used in measuring transmissive samples such as biological samples, much research has been conducted, while reflective FPM is in a state of slow research due to difficulties in setting up despite the high demand for measuring opaque industrial samples.

도 3은 종래 반사형 FPM 시스템의 구성도를 도시한 것이다. 도 4a는 도 3에서 다크필드 LED 어레이 패널 부분의 확대도를 도시한 것이고, 도 4b는 다크필드 LED 어레이 패널 사진을 도시한 것이다. Figure 3 shows the configuration of a conventional reflective FPM system. Figure 4a shows an enlarged view of the dark field LED array panel portion in Figure 3, and Figure 4b shows a photograph of the dark field LED array panel.

도 3, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 평면 LED 조명기의 사용으로 인해 신호 대 잡음비율(SNR)이 감소되게 되는 문제가 존재한다. 즉, 측정대상물 S로부터 먼 LED 광원일수록 측정대상물에 도달하는 빛의 세기가 약해지게 되며, 낮은 SNR을 초래하여 고공간 주파수 신호(high spatial frequency signal)를 얻지 못해 낮은 분해능을 갖게 되는 문제점이 존재한다. As shown in FIGS. 3, 4A, and 4B, there is a problem in that the signal-to-noise ratio (SNR) is reduced due to the use of a flat LED illuminator. In other words, the farther the LED light source is from the measurement object S, the weaker the intensity of light reaching the measurement object is. This causes a low SNR, resulting in a problem of low resolution due to the inability to obtain a high spatial frequency signal. .

일본 공개특허 2016-530567Japanese published patent 2016-530567 일본 공개특허 2018-504627Japanese published patent 2018-504627

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 실시예에 따르면, DMD를 이용해 사용하고자 하는 대물렌즈의 NA에 따라 on각도가 되는 틸팅미러의 위치를 변경하여 결국 LED의 위치가 변경되는 것과 동일한 기능을 할 수 있어, 사용하고자 하는 대물렌즈에 따라 매번 LED 어레이를 PCB에 제작하는 데 드는 시간과 비용을 절약할 수 있고, 분해능과 FOV 등의 스펙이 고정되지 않고 변경이 가능한 튜닝 가능 FPM를 제공하는데 그 목적이 있다. Therefore, the present invention was developed to solve the above-described conventional problems. According to an embodiment of the present invention, the position of the tilting mirror at the on angle is changed according to the NA of the objective lens to be used using the DMD, ultimately It can perform the same function as changing the position of the LED, saving the time and cost of manufacturing the LED array on the PCB each time depending on the objective lens to be used, and specifications such as resolution and FOV are not fixed. The purpose is to provide a tunable FPM that can be changed.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Meanwhile, the technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly apparent to those skilled in the art from the description below. It will be understandable.

본 발명의 제1목적은, FPM에 있어서, LED 빔을 조사하는 제1조명기; 복수의 틸팅미러들이 배열된 틸팅미러 어레이로 구성되고, 상기 제1조명기로 부터 LED 제1빔을 조사받아 반사시켜 대물렌즈를 투과하여 서로 다른 각도로 측정대상물에 순차적으로 복수의 LED 제1빔을 조사하도록 하는 다이나믹 미러 디바이스(DMD); 및 다수의 LED광원이 구비되며, 상기 제1조명기에 의한 조사 후, 서로 다른 각도로 측정대상물에 순차적으로 복수의 LED 제2빔을 조사하는 제2LED 어레이로 구성되고, 중앙홀에 상기 대물렌즈가 구비되는 제2패널을 갖는 제2조명기; LED 제1빔과 제2빔이 조사된 측정대상물에서 나오는 빔을 수집하도록 구성된 집광렌즈; 및 상기 집광렌즈로부터 광을 수광하고 복수의 제1빔 및 제2빔 각각에 대한 이미지를 취득하는 광검출기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 튜닝이 가능한 FPM로서 달성될 수 있다. The first object of the present invention is to provide, in FPM, a first illuminator for emitting an LED beam; It consists of a tilting mirror array in which a plurality of tilting mirrors are arranged, and the LED first beam is irradiated from the first illuminator, reflected, transmitted through the objective lens, and sequentially projected to the measurement object at different angles. Dynamic Mirror Device (DMD) for irradiation; and a plurality of LED light sources, and is composed of a second LED array that sequentially radiates a plurality of second LED beams to the measurement object at different angles after irradiation by the first illuminator, and the objective lens is located in the central hole. a second illuminator having a second panel; A condenser lens configured to collect beams coming from a measurement object to which the first and second LED beams are irradiated; And a photodetector that receives light from the condenser lens and acquires images for each of the plurality of first beams and second beams. It can be achieved as a tunable FPM, including a.

그리고 상기 DMD에 구비된 복수의 틸팅미러 각각을 on각도 또는 off 각도가 되도록 구동하는 미러구동부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. And it may be characterized by including a mirror driving unit that drives each of the plurality of tilting mirrors provided in the DMD to be at an on or off angle.

또한 상기 DMD에서 반사되어 조사되는 상기 LED 제1빔은 광학계를 통과하여 빔스플리터에 의해 반사된 후, 대물렌즈를 거쳐 측정대상물에 입사되고, 상기 on각도는 상기 광학계 측으로 입사되도록하는 각도이고, 상기 off각도는 상기 광학계 밖으로 입사되도록 하는 각도인 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the first LED beam reflected and irradiated from the DMD passes through the optical system, is reflected by the beam splitter, and then enters the measurement object through the objective lens, and the on angle is an angle that causes it to be incident on the optical system side, The off angle may be characterized as an angle that causes incident to occur outside the optical system.

그리고 상기 구동부를 제어하여 상기 on각도가 되는 틸팅미러의 위치를 변경하여 조명기 NA를 변경하여 상기 FPM의 스펙을 조절하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. It may further include a control unit that controls the driving unit to change the position of the tilting mirror at the on angle to change the NA of the illuminator to adjust the specifications of the FPM.

또한 상기 대물렌즈의 교체에 의해 대물렌즈 NA가 변경된 경우, 제어부는 FPM의 설정된 스펙이 유지되도록, 상기 구동부를 제어하여 상기 on각도가 되는 틸팅미러의 위치가 변경되도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, when the objective lens NA is changed due to replacement of the objective lens, the control unit controls the driving unit to change the position of the tilting mirror at the on angle so that the set specifications of the FPM are maintained. .

그리고 상기 제2조명기에 의해 발생된 각각의 제2빔이 반사되어 상기 측정대상물로 입사되도록 하는 파라볼릭 미러;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. It may further include a parabolic mirror that causes each second beam generated by the second illuminator to be reflected and incident on the measurement object.

또한 상기 제2패널은 중앙홀이 형성된 링판형태이고, 상기 제2LED 어레이는, 상기 제2패널의 중심점을 기준으로 서로 원주방향으로 소정간격 이격되어 배치된 링형이고, 상기 링형 제2LED 어레이는 반경방향으로 특정 간격 이격된 복수로 배열되는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the second panel has a ring shape with a central hole, the second LED array has a ring shape arranged at a predetermined distance from each other in the circumferential direction with respect to the center point of the second panel, and the ring-shaped second LED array has a radial direction. It may be characterized as being arranged in plural numbers spaced apart at a specific interval.

본 발명의 제2목적은 투과형 FPM에 있어서, LED 빔을 조사하는 조명기; 복수의 틸팅미러들이 배열된 틸팅미러 어레이로 구성되고, 상기 조명기로 부터 LED 빔을 조사받아 LED어레이 형태로 반사시켜 서로 다른 각도로 측정대상물에 순차적으로 복수의 LED 빔을 조사하도록 하는 다이나믹 미러 디바이스(DMD); 및 측정대상물을 투과한 LED 빔이 결상되는 대물렌즈; LED 빔이 조사된 측정대상물에서 나오는 빔을 수집하도록 구성된 집광렌즈; 및 상기 집광렌즈로부터 광을 수광하고 LED 빔 각각에 대한 이미지를 취득하는 광검출기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 튜닝이 가능한 FPM로서 달성될 수 있다. A second object of the present invention is a transmissive FPM, which includes an illuminator that irradiates an LED beam; A dynamic mirror device (dynamic mirror device) that consists of a tilting mirror array in which a plurality of tilting mirrors are arranged, receives the LED beam from the illuminator, reflects it in the form of an LED array, and sequentially radiates a plurality of LED beams to the measurement object at different angles. DMD); and an objective lens through which the LED beam passing through the measurement object is imaged; A condenser lens configured to collect the beam coming from the measurement object irradiated with the LED beam; And a photodetector that receives light from the condenser lens and acquires an image for each LED beam. It can be achieved as a tunable FPM, including a.

그리고 제2목적에 있어서, 상기 DMD에 구비된 복수의 틸팅미러 각각을 on각도 또는 off 각도가 되도록 구동하는 미러구동부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. And for the second purpose, it may be characterized by including a mirror driving unit that drives each of the plurality of tilting mirrors provided in the DMD to be at an on or off angle.

또한 제2목적에 있어서, 상기 on각도는 상기 측정대상물 측으로 입사되도록하는 각도이고, 상기 off각도는 상기 측정대상물 밖으로 입사되도록 하는 각도인 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, for the second purpose, the on angle may be an angle that causes incident to occur toward the measurement object, and the off angle may be an angle that causes incident to occur outside the measurement object.

그리고 제2목적에 있어서, 상기 미러구동부를 제어하여 상기 on각도가 되는 틸팅미러의 위치를 변경하여 조명기 NA를 변경하여 상기 FPM의 스펙을 조절하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. And for the second purpose, it may further include a control unit that controls the mirror driving unit to change the position of the tilting mirror at the on angle to change the illuminator NA to adjust the specifications of the FPM.

또한 제2목적에 있어서, 상기 대물렌즈의 교체에 의해 대물렌즈 NA가 변경된 경우, 제어부는 FPM의 설정된 스펙이 유지되도록, 상기 미러구동부를 제어하여 상기 on각도가 되는 틸팅미러의 위치가 변경되도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, for the second purpose, when the objective lens NA is changed due to replacement of the objective lens, the control unit controls the mirror driving unit to change the position of the tilting mirror at the on angle so that the set specifications of the FPM are maintained. It can be characterized as:

제1, 제2목적에 있어서, 상기 이미지 각각을 스펙트럼 도메인에 위치시켜 스티칭하여 상기 측정대상물의 위상정보를 갖는 합성 이미지를 산출하는 분석수단을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. For the first and second purposes, the method may further include analysis means for calculating a composite image having phase information of the measurement object by locating and stitching each of the images in the spectral domain.

본 발명에 따른 튜닝 가능 FPM에 따르면, DMD를 이용해 사용하고자 하는 대물렌즈의 NA에 따라 on각도가 되는 틸팅미러의 위치를 변경하여 결국 LED의 위치가 변경되는 것과 동일한 기능을 할 수 있어, 사용하고자 하는 대물렌즈에 따라 매번 LED 어레이를 PCB에 제작하는 데 드는 시간과 비용을 절약할 수 있고, 분해능과 FOV 등의 스펙이 고정되지 않고 변경 가능한 효과를 갖는다. According to the tunable FPM according to the present invention, the same function as changing the position of the LED can be performed by changing the position of the tilting mirror whose on angle is turned on according to the NA of the objective lens to be used using DMD. Depending on the objective lens used, the time and cost of manufacturing an LED array on a PCB can be saved each time, and specifications such as resolution and FOV are not fixed but can be changed.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Meanwhile, the effects that can be obtained from the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below. You will be able to.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 투과타입 FPM 시스템의 구성도,
도 2는 측정대상물의 스펙트럼,
도 3은 종래 투과형 FPM 시스템의 구성도,
도 4a는 도 3에서 다크필드 LED 어레이 패널 부분의 확대도,
도 4b는 다크필드 LED 어레이 패널 사진,
도 5는 본 발명의 선출원 특허인 파라볼릭 미러를 이용한 반사형 FPM의 구성도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 튜닝이 가능한 반사형 FPM의 구성도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 튜닝이 가능한 투과형 FPM의 구성도를 도시한 것이다.
The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention along with the detailed description of the invention, so the present invention is limited only to the matters described in such drawings. It should not be interpreted as such.
Figure 1 is a configuration diagram of a transmission type FPM system;
Figure 2 shows the spectrum of the measurement object,
Figure 3 is a configuration diagram of a conventional transmissive FPM system;
Figure 4a is an enlarged view of the dark field LED array panel portion in Figure 3;
Figure 4b is a photo of a dark field LED array panel,
Figure 5 is a configuration diagram of a reflective FPM using a parabolic mirror, which is an earlier patent of the present invention;
Figure 6 is a configuration diagram of a tunable reflective FPM according to an embodiment of the present invention;
Figure 7 shows a configuration diagram of a tunable transmissive FPM according to an embodiment of the present invention.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.The above objects, other objects, features and advantages of the present invention will be easily understood through the following preferred embodiments related to the attached drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content will be thorough and complete and so that the spirit of the present invention can be sufficiently conveyed to those skilled in the art.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.In this specification, when an element is referred to as being on another element, it means that it may be formed directly on the other element or that a third element may be interposed between them. Also, in the drawings, the thickness of components is exaggerated for effective explanation of technical content.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.Embodiments described herein will be explained with reference to cross-sectional views and/or plan views, which are ideal illustrations of the present invention. In the drawings, the thicknesses of films and regions are exaggerated for effective explanation of technical content. Therefore, the shape of the illustration may be changed depending on manufacturing technology and/or tolerance. Accordingly, embodiments of the present invention are not limited to the specific form shown, but also include changes in form produced according to the manufacturing process. For example, an area shown as a right angle may be rounded or have a shape with a predetermined curvature. Accordingly, the regions illustrated in the drawings have properties, and the shapes of the regions illustrated in the drawings are intended to illustrate a specific shape of the region of the device and are not intended to limit the scope of the invention. In various embodiments of the present specification, terms such as first and second are used to describe various components, but these components should not be limited by these terms. These terms are merely used to distinguish one component from another. Embodiments described and illustrated herein also include complementary embodiments thereof.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for describing embodiments and is not intended to limit the invention. As used herein, singular forms also include plural forms, unless specifically stated otherwise in the context. As used in the specification, 'comprises' and/or 'comprising' does not exclude the presence or addition of one or more other elements.

아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.In describing specific embodiments below, various specific details have been written to explain the invention in more detail and to aid understanding. However, a reader with sufficient knowledge in the field to understand the present invention can recognize that it can be used without these various specific details. In some cases, it is mentioned in advance that when describing the invention, parts that are commonly known but are not significantly related to the invention are not described in order to prevent confusion without any reason in explaining the invention.

본 발명의 실시예에 따른 튜닝이 가능한 FPM를 설명하기 전에 본 발명의 발명자의 선출원 특허인 파라볼릭 미러를 이용한 반사형 FPM(10-2020-0020510, 2020.02.19 출원, 본원발명의 출원시 미공개)에 대해 간략히 설명하도록 한다. Before explaining the tunable FPM according to an embodiment of the present invention, a reflective FPM using a parabolic mirror, which is a previously filed patent of the inventor of the present invention (10-2020-0020510, filed on February 19, 2020, unpublished at the time of filing of the present invention) Let me explain briefly.

도 5는 본 발명의 선출원 특허인 파라볼릭 미러를 이용한 반사형 FPM의 구성도를 도시한 것이다. Figure 5 shows the configuration of a reflective FPM using a parabolic mirror, which is a previously filed patent of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 파라볼릭 미러를 이용한 반사형 FPM(100)는 전체적으로 브라이트 필드 조명기에 해당하는 제1조명기(110)와, 대물렌즈(20), 다크필드 조명기에 해당하는 제2조명기(150)와, 집광렌즈(30), 광검출기(40) 등을 포함하여 구성됨을 알 수 있다. As shown in FIG. 5, the reflective FPM 100 using a parabolic mirror includes a first illuminator 110 corresponding to a bright field illuminator, an objective lens 20, and a second illuminator corresponding to a dark field illuminator. It can be seen that it is comprised of 150, a condenser lens 30, and a photodetector 40.

제1조명기(110)는 제1패널(120)과, 광학계(130), 빔스플리터(140)를 포함하며, 제1패널(120)에는 제1패널(120) 상에 배치되며 다수의 제1LED광원(122)을 갖는 복수의 제1LED어레이(121)를 포함하여 구성된다. The first illuminator 110 includes a first panel 120, an optical system 130, and a beam splitter 140, and is disposed on the first panel 120 and includes a plurality of first LEDs. It is configured to include a plurality of first LED arrays 121 having a light source 122.

제2조명기(150)는 다크필드 조명기로서 대물렌즈(20)를 거치지 않고 파라볼릭 미러(180)에 반사되어 측정대상물(2)로 입사되도록 구성된다. The second illuminator 150 is a dark field illuminator and is configured to be reflected by the parabolic mirror 180 and incident on the measurement object 2 without passing through the objective lens 20.

파라볼릭 미러(180)를 적용하게 됨으로써, 측정대상물(2)에서 먼 제2LED광원(162)에 해당하더라고 측정대상물(2)에 도달하는 빛의 세기를 균일하게 함으로써, 종래 반사형 FPM(3)과 대비하여 SNR을 높이고 고분해능을 얻을 수 있게 된다. By applying the parabolic mirror 180, the intensity of light reaching the measurement object 2 is made uniform even if it corresponds to the second LED light source 162, which is far from the measurement object 2, and thus the conventional reflective FPM (3) Compared to , it is possible to increase SNR and obtain high resolution.

제2조명기(150)는 제2패널(160)과, 파라볼릭 미러(180)를 포함하여 구성된다. 제2패널(160)은 다수의 제2LED광원(162)이 구비되며, 제1조명기(110)에 의한 조사 후, 서로 다른 각도로 측정대상물(2)에 순차적으로 복수의 LED 제2빔을 조사하는 복수의 제2LED 어레이(161)로 구성된다. The second illuminator 150 includes a second panel 160 and a parabolic mirror 180. The second panel 160 is provided with a plurality of second LED light sources 162, and after irradiation by the first illuminator 110, a plurality of second LED beams are sequentially irradiated to the measurement object 2 at different angles. It consists of a plurality of second LED arrays 161.

도 5에 도시된 바와 같이, 제2패널(160)은 중앙홀(170)이 형성된 링판형태로 구성되며, 이러한 중앙홀(170)에는 측정대상물(2)이 위치되게 된다. As shown in Figure 5, the second panel 160 is configured in the shape of a ring plate with a central hole 170, and the measurement object 2 is located in this central hole 170.

이러한 종래 FPM(1, 3, 100)의 경우, 분해능은 NAeffective와 다음의 수학식 1과 같은 관계를 갖는다. In the case of this conventional FPM (1, 3, 100), resolution has a relationship with NA effective as shown in Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

수학식 1에서 Λ은 분해할 수 있는 최소 폭이고, λ는 사용하는 빛의 파장이다. In Equation 1, Λ is the minimum width that can be resolved, and λ is the wavelength of light used.

또한, NAeffective는 대물렌즈(20)의 NAobj와, 조명빔(illumination beam)의 NAillu의 합이 된다. 그리고 브라이트 필드 조명기인 제1조명기(110)의 경우 조명빔의 NA는 NAobj보다 작거나 같다. Additionally, NA effective is the sum of NA obj of the objective lens 20 and NA illu of the illumination beam. And in the case of the first illuminator 110, which is a bright field illuminator, the NA of the illumination beam is less than or equal to NA obj .

조명빔(illumination beam)의 NAillu를 결정하면, 브라이트 필드 조명기(110)의 LED 어레이(121)에서 LED의 위치가 결정되어 PCB에 제작되고 수정할 수 없다. Once the NA illu of the illumination beam is determined, the positions of the LEDs in the LED array 121 of the bright field illuminator 110 are determined and manufactured on the PCB and cannot be modified.

따라서 다양한 대물렌즈(20)를 사용하고 싶더라도 그에 따른 LED 어레이가 각각 제작되어야 하는 문제가 발생된다. Therefore, even if it is desired to use various objective lenses 20, a problem arises in that each LED array must be manufactured accordingly.

즉, 종래 FPM(1,3,100)은 분해능, FOV 등과 같은 스펙이 고정되며, 스펙을 변경하고자 하는 경우 LED어레이를 매번 제작해야하므로 제작시간과 비용이 과다해 지는 문제가 존재한다. In other words, the conventional FPM (1, 3, 100) has fixed specifications such as resolution, FOV, etc., and if the specifications are to be changed, the LED array must be manufactured each time, resulting in excessive manufacturing time and cost.

따라서 LED어레이를 다시 설계, 제작하지 않고 분해능 등의 스펙을 튜닝, 변경가능한 FPM의 개발이 요구되었다. Therefore, the development of an FPM that can tune and change specifications such as resolution without redesigning and manufacturing the LED array was required.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 튜닝이 가능한 반사형 FPM의 구성도를 도시한 것이다. Figure 6 shows a configuration diagram of a tunable reflective FPM according to an embodiment of the present invention.

도 6에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 튜닝이 가능한 반사형 FPM(200)의 구성은 기본적으로 앞서 언급한 도 5에 반사형 FPM의 구성에서 제1렌즈(131), 필드스탑(132), 제2렌즈(133)로 구성된 광학계(130), 빔스플리터(140), 집광렌즈(30), 대물렌즈(20), 제2조명기(150), 광검출기(40), 파라볼릭미러(180)를 그대로 포함하여 구성될 수 있다. The configuration of the tunable reflective FPM 200 according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 6 is basically the first lens 131 and the field stop 132 in the configuration of the reflective FPM in FIG. 5 mentioned above. , an optical system 130 consisting of a second lens 133, a beam splitter 140, a condenser lens 30, an objective lens 20, a second illuminator 150, a photodetector 40, and a parabolic mirror 180. ) can be configured to include as is.

제1조명기의 경우, 본 발명의 실시예에 따른 튜닝이 가능한 반사형 FPM에서 LED어레이형태로 구성되지 않고 일반 LED 빔을 조사하도록 구성될 수 있다. In the case of the first illuminator, in the tunable reflective FPM according to an embodiment of the present invention, it may not be configured in the form of an LED array but may be configured to emit a general LED beam.

이러한 LED조명기(210)에서 발생된 LED 빔은 렌즈(220)를 거쳐 다이나믹 미러 디바이스(DMD(230))로 조사되게 된다. The LED beam generated from this LED illuminator 210 passes through the lens 220 and is irradiated to the dynamic mirror device (DMD 230).

DMD(230)는 복수의 틸팅미러들이 배열된 틸팅미러 어레이로 구성되고, LED조명기(210)로부터 LED 빔을 조사받아 LED 어레이 형태로 반사되게 된다. 즉, 조사된 LED 평면빔은 on각도에 위치되는 틸팅미러에 반사되어 광학계(130) 측으로 입사되게 된다. 즉, on각도에 해당하는 틸팅미러의 위치, 개수를 변화시켜 조명기의 NA를 변화시킬 수 있게 된다. The DMD 230 is composed of a tilting mirror array in which a plurality of tilting mirrors are arranged, and receives the LED beam from the LED illuminator 210 and reflects it in the form of an LED array. That is, the irradiated LED flat beam is reflected on the tilting mirror located at the on angle and is incident on the optical system 130. In other words, it is possible to change the NA of the illuminator by changing the position and number of tilting mirrors corresponding to the on angle.

DMD(230)에서 반사된 LED 제1빔은 광학계(130)인 제1렌즈(131), 필드스탑(132), 제2렌즈(133)를 거쳐 빔스플리터(140)에서 반사되어 대물렌즈(20)를 투과하여 서로 다른 각도로 측정대상물(2)에 순차적으로 조사되게 된다. The first LED beam reflected from the DMD (230) passes through the first lens (131), field stop (132), and second lens (133) of the optical system (130) and is reflected from the beam splitter (140) to the objective lens (20). ) is transmitted and sequentially irradiated to the measurement object (2) at different angles.

제2조명기(150)는 앞서 언급한 도 5에 따른 반사형 FPM과 동일하게 구성된다. 다수의 LED광원이 구비되며, LED 조명기(210)과 DMD(230)에 의한 조사 후, 서로 다른 각도로 측정대상물(2)에 순차적으로 복수의 LED 제2빔을 조사하는 제2LED 어레이(161)로 구성되고, 중앙홀(170)에 대물렌즈(20)가 위치되는 제2패널(160)을 갖도록 구성된다. The second illuminator 150 is configured in the same way as the reflective FPM according to FIG. 5 mentioned above. A second LED array 161 is equipped with a plurality of LED light sources and sequentially irradiates a plurality of second LED beams to the measurement object 2 at different angles after irradiation by the LED illuminator 210 and the DMD 230. It is configured to have a second panel 160 on which the objective lens 20 is located in the central hole 170.

또한 제2조명기(150)에 의해 발생된 각각의 제2빔이 반사되어 측정대상물(2)로 입사되도록 하는 파라볼릭 미러(180)를 포함할 수 있고 이때, 제2패널(160)은 중앙홀(170)이 형성된 링판형태이고, 제2LED 어레이(161)는, 제2패널(160)의 중심점을 기준으로 서로 원주방향으로 소정간격 이격되어 배치된 링형이고, 상기 링형 제2LED 어레이(161)는 반경방향으로 특정 간격 이격된 복수로 배열되게 된다. In addition, it may include a parabolic mirror 180 that allows each second beam generated by the second illuminator 150 to be reflected and incident on the measurement object 2, and at this time, the second panel 160 has a central hole. (170) is formed in the form of a ring plate, and the second LED array 161 is a ring shape arranged at a predetermined distance from each other in the circumferential direction with respect to the center point of the second panel 160, and the ring-shaped second LED array 161 is They are arranged in plural numbers spaced apart at specific intervals in the radial direction.

그리고 집광렌즈(30)는 LED 제1빔과 제2빔이 조사된 측정대상물(2)에서 나오는 빔을 수집하도록 구성되며, 광검출기(40)는 집광렌즈(30)로부터 광을 수광하고 복수의 제1빔 및 제2빔 각각에 대한 이미지를 취득하게 된다. And the condenser lens 30 is configured to collect the beam coming from the measurement object 2 to which the first and second LED beams are irradiated, and the photodetector 40 receives the light from the condenser lens 30 and collects a plurality of beams. Images for each of the first beam and the second beam are acquired.

또한 본 발명의 실시예에서는, DMD(230)에 구비된 복수의 틸팅미러 각각을 on각도 또는 off 각도가 되도록 구동하는 미러구동부를 포함한다. Additionally, the embodiment of the present invention includes a mirror driving unit that drives each of the plurality of tilting mirrors provided in the DMD 230 to be turned on or off.

DMD(230)에서 반사되어 조사되는 LED 제1빔은 광학계(130)를 통과하여 빔스플리터(140)에 의해 반사된 후, 대물렌즈(20)를 거쳐 측정대상물(2)에 입사되고, 틸팅미러의 on각도는 반사된 LED 제1빔이 광학계(130) 측으로 입사되도록하는 각도이고, off각도는 광학계(130) 밖으로 입사되도록 하는 각도에 해당한다. The first LED beam reflected and irradiated from the DMD (230) passes through the optical system (130), is reflected by the beam splitter (140), then passes through the objective lens (20) and enters the measurement object (2), and is then transmitted to the tilting mirror. The on angle corresponds to an angle that causes the reflected LED first beam to enter the optical system 130, and the off angle corresponds to an angle that causes the reflected LED first beam to incident out of the optical system 130.

제어부는 이러한 미러구동부를 제어하여 on각도가 되는 틸팅미러의 위치를 변경하여 조명기 NA를 변경하여 FPM의 스펙을 조절할 수 있게 된다. The control unit controls the mirror driving unit to change the position of the tilting mirror at the on angle, thereby changing the NA of the illuminator to adjust the specifications of the FPM.

또한 대물렌즈(20)의 교체에 의해 대물렌즈 NA가 변경된 경우, 제어부는 FPM의 설정된 스펙이 유지되도록, 미러구동부를 제어하여 on각도가 되는 틸팅미러의 위치가 변경되도록 제어하게 된다. In addition, when the objective lens NA is changed due to replacement of the objective lens 20, the control unit controls the mirror driving unit to change the position of the tilting mirror at the on angle so that the set specifications of the FPM are maintained.

즉, 본 발명의 실시예에 따르면, DMD를 이용해 사용하고자 하는 대물렌즈(20)의 NA에 따라 on각도가 되는 틸팅미러의 위치가 변경하여 결국 LED의 위치가 변경되는 것과 동일한 기능을 할 수 있게 된다. That is, according to an embodiment of the present invention, the position of the tilting mirror whose on angle is changed depending on the NA of the objective lens 20 to be used using the DMD, ultimately performing the same function as changing the position of the LED. do.

따라서 사용하고자 하는 대물렌즈(20)에 따라 매번 LED 어레이를 PCB에 제작하는 데 드는 시간과 비용을 절약할 수 있고, 분해능과 FOV 등의 스펙이 고정되지 않고 변경이 가능한 튜닝 가능 FPM를 제공할 수 있게 된다. Therefore, it is possible to save the time and cost of manufacturing the LED array on the PCB each time depending on the objective lens 20 to be used, and to provide a tunable FPM in which specifications such as resolution and FOV are not fixed and can be changed. There will be.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 튜닝이 가능한 투과형 FPM의 구성도를 도시한 것이다. 이러한 DMD를 이용한 튜닝가능 FPM은 반사형 FPM 뿐 아리나 도 7에 도시된 바와 같이, 투과형 FPM에도 적용가능하며, 투과형 FPM에서는 브라이트 필드 조명기와 다크필드 조명기가 나뉘어져 있지 않으므로 더욱 효과적으로 NAeffective를 변경하여 FPM의 스펙을 조절하는 것이 가능해 진다. Figure 7 shows a configuration diagram of a tunable transmissive FPM according to an embodiment of the present invention. This tunable FPM using DMD can be applied not only to the reflective FPM, but also to the transmissive FPM as shown in Figure 7. In the transmissive FPM, the bright field illuminator and the dark field illuminator are not divided, so the NA effective can be changed more effectively to adjust the FPM. It becomes possible to adjust the specifications.

본 발명의 실시예에 따른 튜닝 가능 투과형 FPM(200)은, LED 빔을 조사하는 조명기(210), DMD(230), 대물렌즈(20), 집광렌즈(30), 광검출기(40) 등을 포함하여 구성될 수 있다. The tunable transmissive FPM 200 according to an embodiment of the present invention includes an illuminator 210, a DMD 230, an objective lens 20, a condenser lens 30, and a photodetector 40 that irradiate an LED beam. It can be configured to include.

LED 조명기(210)에서는 어레이 형태가 아닌 일반 LED 빔이 렌즈(220)를 거쳐 DMD 측으로 조사된다. DMD(230)는 앞서 언급한 바와 같이, 복수의 틸팅미러들이 배열된 틸팅미러 어레이로 구성되고, LED조명기(210)로부터 LED 빔을 조사받아 LED어레이 형태로 반사시켜 서로 다른 각도로 측정대상물(2)에 순차적으로 복수의 LED 빔을 조사하도록 한다. In the LED illuminator 210, a general LED beam, not in an array form, is irradiated to the DMD side through the lens 220. As mentioned above, the DMD (230) consists of a tilting mirror array in which a plurality of tilting mirrors are arranged, and receives the LED beam from the LED illuminator (210) and reflects it in the form of an LED array to measure the measurement object (2) at different angles. ) to irradiate multiple LED beams sequentially.

그리고 대물렌즈(20)에 측정대상물(2)을 투과한 LED 빔이 결상되게 되고 집광렌즈(30)는 LED 빔이 조사된 측정대상물(2)에서 나오는 빔을 수집하도록 구성된다. 광검출기(40)는 집광렌즈(30)로부터 광을 수광하고 LED 빔 각각에 대한 이미지를 취득하게 된다. 그리고 분석수단은 이미지 각각을 스펙트럼 도메인에 위치시켜 스티칭하여 측정대상물(2)의 위상정보를 갖는 합성 이미지를 산출하게 된다. Then, the LED beam that has passed through the measurement object (2) is formed into an image in the objective lens (20), and the condenser lens (30) is configured to collect the beam coming from the measurement object (2) irradiated with the LED beam. The photodetector 40 receives light from the condenser lens 30 and acquires images for each LED beam. Then, the analysis means positions each image in the spectral domain and stitches it to produce a composite image with phase information of the measurement object 2.

앞서 언급한 바와 같이, 미러구동부는 DMD(230)에 구비된 복수의 틸팅미러 각각을 on각도 또는 off 각도가 되도록 구동하며, on각도는 측정대상물(2) 측으로 입사되도록하는 각도이고, off각도는 측정대상물(2) 밖으로 입사되도록 하는 각도에 해당한다. As mentioned earlier, the mirror driving unit drives each of the plurality of tilting mirrors provided in the DMD 230 to be at an on or off angle, where the on angle is the angle that causes incident to occur toward the measurement object 2, and the off angle is It corresponds to the angle that causes the incident to occur outside the measurement object (2).

제어부는 미러구동부를 제어하여 on각도가 되는 틸팅미러의 위치를 변경하여 조명기 NA를 변경하여 FPM의 스펙을 조절하게 된다. The control unit controls the mirror driving unit to change the position of the tilting mirror at the on angle and changes the NA of the illuminator to adjust the specifications of the FPM.

그리고 대물렌즈(20)의 교체에 의해 대물렌즈 NA가 변경된 경우, 제어부는 FPM의 설정된 스펙이 유지되도록, 미러구동부를 제어하여 on각도가 되는 틸팅미러의 위치가 변경되도록 제어하게 된다. And when the objective lens NA is changed due to replacement of the objective lens 20, the control unit controls the mirror driving unit to change the position of the tilting mirror at the on angle so that the set specifications of the FPM are maintained.

또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.In addition, the apparatus and method described above are not limited to the configuration and method of the above-described embodiments, but all or part of each embodiment can be selectively combined so that various modifications can be made. It may be composed.

1:종래 투과형 FPM
2:측정대상물
3:종래 반사형 FPM
4:LED 조명기
5:렌즈
10:LED 어레이
11:LED 광원
20:대물렌즈
30:집광렌즈
40:광검출기
100:파라볼릭 미러를 이용한 반사형 FPM
110:제1조명기(브라이트 필드 조명기)
120:제1패널(브라이트 필드 패널)
121:제1LED어레이(브라이트 필드 LED 어레이)
122:제1LED광원(브라이트 필트 LED 광원)
130:광학계
131:제1렌즈
132:필드스탑
133:제2렌즈
140:빔스플리터
150:제2조명기(다크 필드 조명기)
160:제2패널(다크 필드 패널)
161:제2LED어레이(다크 필드 LED 어레이)
162:제2LED광원(다크 필드 LED 광원)
170:중앙홀
180:파라볼릭 미러
200:튜닝 가능 FPM
210:LED 조명기
220:렌즈
230:DMD
1: Conventional transmissive FPM
2: Measurement object
3: Conventional reflective FPM
4:LED illuminator
5:Lens
10:LED array
11:LED light source
20: Objective lens
30: Condenser lens
40: Photodetector
100: Reflective FPM using parabolic mirror
110: First illuminator (bright field illuminator)
120: First panel (bright field panel)
121: 1st LED array (bright field LED array)
122: 1st LED light source (bright filter LED light source)
130:Optics
131: First lens
132:Field stop
133:Second lens
140: Beam splitter
150: Second illuminator (dark field illuminator)
160: Second panel (dark field panel)
161: Second LED array (dark field LED array)
162: Second LED light source (dark field LED light source)
170:Central hall
180: Parabolic mirror
200: Tunable FPM
210:LED illuminator
220:Lens
230:DMD

Claims (13)

반사형 FPM에 있어서,
LED 빔을 조사하는 제1조명기;
복수의 틸팅미러들이 배열된 틸팅미러 어레이로 구성되고, 상기 제1조명기로 부터 LED 제1빔을 조사받아 반사시켜 대물렌즈를 투과하여 서로 다른 각도로 측정대상물에 순차적으로 복수의 LED 제1빔을 조사하도록 하는 다이나믹 미러 디바이스(DMD); 및
다수의 LED광원이 구비되며, 상기 제1조명기에 의한 조사 후, 서로 다른 각도로 측정대상물에 순차적으로 복수의 LED 제2빔을 조사하는 제2LED 어레이로 구성되고, 중앙홀에 상기 대물렌즈가 구비되는 제2패널을 갖는 제2조명기;
LED 제1빔과 제2빔이 조사된 측정대상물에서 나오는 빔을 수집하도록 구성된 집광렌즈;
상기 집광렌즈로부터 광을 수광하고 복수의 제1빔 및 제2빔 각각에 대한 이미지를 취득하는 광검출기; 및
상기 DMD에 구비된 복수의 틸팅미러 각각을 on각도 또는 off 각도가 되도록 구동하는 미러구동부;
상기 미러구동부를 제어하여 상기 on각도가 되는 틸팅미러의 위치를 변경하여 조명기 NA를 변경하여 상기 FPM의 스펙을 조절하는 제어부;를 포함하고,
상기 DMD에서 반사되어 조사되는 상기 LED 제1빔은 광학계를 통과하여 빔스플리터에 의해 반사된 후, 대물렌즈를 거쳐 측정대상물에 입사되고,
상기 on각도는 상기 광학계 측으로 입사되도록하는 각도이고, 상기 off각도는 상기 광학계 밖으로 입사되도록 하는 각도이며,
상기 대물렌즈의 교체에 의해 대물렌즈 NA가 변경된 경우, 상기 제어부는 FPM의 설정된 스펙이 유지되도록, 상기 미러구동부를 제어하여 상기 on각도가 되는 틸팅미러의 위치가 변경되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 튜닝이 가능한 FPM.
In reflective FPM,
A first illuminator that emits an LED beam;
It consists of a tilting mirror array in which a plurality of tilting mirrors are arranged, and the LED first beam is irradiated from the first illuminator, reflected, transmitted through the objective lens, and sequentially projected to the measurement object at different angles. Dynamic Mirror Device (DMD) for irradiation; and
It is equipped with a plurality of LED light sources and consists of a second LED array that sequentially radiates a plurality of second LED beams to the measurement object at different angles after irradiation by the first illuminator, and the objective lens is provided in the central hole. a second illuminator having a second panel;
A condenser lens configured to collect beams coming from a measurement object to which the first and second LED beams are irradiated;
a photodetector that receives light from the condenser lens and acquires images for each of the plurality of first beams and second beams; and
a mirror driving unit that drives each of the plurality of tilting mirrors provided in the DMD to be at an on or off angle;
A control unit that controls the mirror driving unit to change the position of the tilting mirror at the on angle to change the NA of the illuminator to adjust the specifications of the FPM,
The first LED beam reflected and irradiated from the DMD passes through the optical system, is reflected by the beam splitter, and then enters the measurement object through the objective lens,
The on angle is an angle that causes incident to occur toward the optical system, and the off angle is an angle that causes incident to occur outside the optical system,
When the objective lens NA is changed due to replacement of the objective lens, the control unit controls the mirror driving unit to change the position of the tilting mirror at the on angle so that the set specifications of the FPM are maintained. This is possible with FPM.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 제2조명기에 의해 발생된 각각의 제2빔이 반사되어 상기 측정대상물로 입사되도록 하는 파라볼릭 미러;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 튜닝이 가능한 FPM.
According to clause 1,
A tunable FPM further comprising a parabolic mirror that causes each second beam generated by the second illuminator to be reflected and incident on the measurement object.
제 6항에 있어서,
상기 제2패널은 중앙홀이 형성된 링판형태이고,
상기 제2LED 어레이는, 상기 제2패널의 중심점을 기준으로 서로 원주방향으로 소정간격 이격되어 배치된 링형 제2LED어레이이고, 상기 링형 제2LED 어레이는 반경방향으로 특정 간격 이격된 복수로 배열되는 것을 특징으로 하는 튜닝이 가능한 FPM.
According to clause 6,
The second panel is in the shape of a ring plate with a central hole formed,
The second LED array is a ring-shaped second LED array arranged at a predetermined distance from each other in the circumferential direction with respect to the center point of the second panel, and the ring-shaped second LED array is arranged in a plurality at a specific interval in the radial direction. Tunable FPM.
투과형 FPM에 있어서,
LED 빔을 조사하는 조명기;
복수의 틸팅미러들이 배열된 틸팅미러 어레이로 구성되고, 상기 조명기로 부터 LED 빔을 조사받아 LED어레이 형태로 반사시켜 서로 다른 각도로 측정대상물에 순차적으로 복수의 LED 빔을 조사하도록 하는 다이나믹 미러 디바이스(DMD); 및
측정대상물을 투과한 LED 빔이 결상되는 대물렌즈;
LED 빔이 조사된 측정대상물에서 나오는 빔을 수집하도록 구성된 집광렌즈; 및
상기 집광렌즈로부터 광을 수광하고 LED 빔 각각에 대한 이미지를 취득하는 광검출기;
상기 DMD에 구비된 복수의 틸팅미러 각각을 on각도 또는 off 각도가 되도록 구동하는 미러구동부; 및
상기 미러구동부를 제어하여 상기 on각도가 되는 틸팅미러의 위치를 변경하여 조명기 NA를 변경하여 상기 FPM의 스펙을 조절하는 제어부;를 포함하고,
상기 on각도는 상기 측정대상물 측으로 입사되도록하는 각도이고, 상기 off각도는 상기 측정대상물 밖으로 입사되도록 하는 각도이며,
상기 대물렌즈의 교체에 의해 대물렌즈 NA가 변경된 경우, 상기 제어부는 FPM의 설정된 스펙이 유지되도록, 상기 미러구동부를 제어하여 상기 on각도가 되는 틸팅미러의 위치가 변경되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 튜닝이 가능한 FPM.
In transmissive FPM,
An illuminator that emits an LED beam;
A dynamic mirror device (dynamic mirror device) that consists of a tilting mirror array in which a plurality of tilting mirrors are arranged, receives the LED beam from the illuminator, reflects it in the form of an LED array, and sequentially radiates a plurality of LED beams to the measurement object at different angles. DMD); and
An objective lens in which the LED beam that passes through the measurement object is imaged;
A condenser lens configured to collect the beam coming from the measurement object irradiated with the LED beam; and
a photodetector that receives light from the condenser lens and acquires an image for each LED beam;
a mirror driving unit that drives each of the plurality of tilting mirrors provided in the DMD to be at an on or off angle; and
A control unit that controls the mirror driving unit to change the position of the tilting mirror at the on angle to change the illuminator NA to adjust the specifications of the FPM,
The on angle is an angle that causes incident to occur toward the measurement object, and the off angle is an angle that causes incident to occur outside the measurement object,
When the objective lens NA is changed due to replacement of the objective lens, the control unit controls the mirror driving unit to change the position of the tilting mirror at the on angle so that the set specifications of the FPM are maintained. This is possible with FPM.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항 또는 제8항에 있어서,
상기 이미지 각각을 스펙트럼 도메인에 위치시켜 스티칭하여 상기 측정대상물의 위상정보를 갖는 합성 이미지를 산출하는 분석수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 튜닝이 가능한 FPM.

According to claim 1 or 8,
A tunable FPM further comprising analysis means for calculating a composite image having phase information of the measurement object by locating and stitching each of the images in the spectral domain.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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HWIHYEONG LEE, BYONG HYUK CHON, AND HEE KYUNG AHN, Reflective Fourier ptychographic microscopy using a parabolic mirror, Optics Express. 2019, vol. 27, pp. 34382.*
HWIHYEONG LEE, BYONG HYUK CHON, AND HEE KYUNG AHN, Reflective FouXiao Tao, Jinlei Zhang, Chenning Tao, rier ptychographic microscopy using a parabolic mirror, Optics Express. 2019, vol. 27, pp. 34382.*
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