KR20210024736A - Microscope System by Using Continuous Wavelength Tunable Laser - Google Patents

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Abstract

Disclosed is a microscope system using continuous wavelength laser wavelength modulation. According to one aspect of the present embodiment, the microscope system includes: a light source part radiating a laser having one single wavelength within a preset wavelength band; an optical system generating patterns having different phase values by receiving the laser radiated from the light source part, and radiating the generated patterns to a sample by spacing the patterns apart in accordance with wavelengths; a light receiving part receiving the light reflected from the sample via the optical system; and a control part controlling the operation of the light source part, the optical system and the light receiving part, and analyzing the quality of the sample by analyzing an interference pattern of the light received by the light receiving part. Therefore, the present invention is capable of improving the degree of definition of an image while maintaining the highest resolution.

Description

연속 파장 레이저 파장 변조를 이용한 현미경 시스템{Microscope System by Using Continuous Wavelength Tunable Laser}Microscope System by Using Continuous Wavelength Tunable Laser

본 실시예는 레이저의 파장변조를 이용하여 샘플을 분석함에 있어 속도와 선명도를 향상시킨 현미경 시스템에 관한 것이다.This embodiment relates to a microscope system that improves speed and clarity in analyzing a sample using wavelength modulation of a laser.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The content described in this section merely provides background information on the present embodiment and does not constitute the prior art.

나노패턴 구조광 현미경 시스템은 고속으로 동작하는 정전구동형 마이크로거울 어레이(DMD: Digital Micro-mirror Device, 이하에서 'DMD'라 칭함) 또는 공간 광변조기(SLM: Spatial Light Modulator, 이하에서 'SLM'이라 칭함)를 이용하여 샘플의 세부 구조정보를 획득하는 장치이다. 나노패턴 구조광 현미경 시스템은 짧은 가시광 파장의 구조 조명을 샘플의 미세 구조 위로 조사하여, 샘플의 무아레(Moire) 패턴을 획득한다. 이러한 패턴은 샘플의 세부 구조정보를 포함하고 있기 때문에, 나노패턴 구조광 현미경 시스템은 구조 조명의 위상과 방향을 바꿔가며 여러 장의 패턴에 대한 이미지를 촬영하고, 이를 복원처리하여 나노(nm)급 초고해상도 이미지를 획득할 수 있다.The nano-pattern structured light microscope system is a high-speed electrostatically driven micromirror array (DMD: Digital Micro-mirror Device, hereinafter referred to as'DMD') or a spatial light modulator (SLM: Spatial Light Modulator, hereinafter referred to as'SLM'). It is a device that acquires detailed structure information of a sample by using (referred to as hereinafter). The nanopatterned structured light microscope system irradiates structured illumination of a short visible light wavelength onto the microstructure of a sample to obtain a Moire pattern of the sample. Since these patterns contain detailed structural information of the sample, the nano-pattern structured light microscope system takes images of several patterns by changing the phase and direction of the structured illumination, and restores them to obtain nano (nm) grades. High-resolution images can be obtained.

조사되는 구조 조명(패턴)의 간격이 매우 좁아지고, 구조 조명(패턴)의 위상이 정밀하고 빠르게 변화될 경우, 나노패턴 구조광 현미경 시스템이 획득하고 분석할 수 있는 이미지의 해상도는 향상될 수 있다. When the interval between the irradiated structural illumination (pattern) becomes very narrow, and the phase of the structural illumination (pattern) changes precisely and rapidly, the resolution of images that can be acquired and analyzed by the nanopattern structured light microscope system can be improved. .

전술한 동작은 나노패턴 구조광 현미경 시스템에 포함된 DMD나 SLM에 의하여 동작되는데, DMD나 SLM은 여러 개의 픽셀을 하나의 세트로 포함하며, 이들을 최소단위로 하여 구조 조명(패턴)을 변화시킨다. 그러나 현실적으로 DMD나 SLM의 최소단위인 픽셀이 일정 크기 이하로 작아지는 것은 어려움이 존재하여, 나노패턴 구조광 현미경 시스템이 획득하는 이미지의 분해능과 선명도를 개선하는 것은 한계에 다다른 상황이다. 일 예로, 현재까지 개발된 DMD나 SLM의 단위 픽셀 조절과 초정밀 광학계를 이용하여 100 나노미터급의 해상도를 가지고 샘플의 검사가 가능한 상황이다.The above-described operation is operated by the DMD or SLM included in the nano-pattern structured light microscope system. The DMD or SLM includes several pixels as a set, and changes the structural illumination (pattern) using these as a minimum unit. However, in reality, it is difficult to reduce the pixel, which is the smallest unit of DMD or SLM, to a certain size or less, and thus, improving the resolution and clarity of the image acquired by the nanopattern structured light microscope system has reached its limit. For example, it is possible to inspect a sample with a resolution of 100 nanometers by using the unit pixel control and ultra-precision optical system of DMD or SLM developed so far.

본 발명의 일 실시예는, 출력되는 레이저를 파장에 따라 이격(공간 분할)시킴으로써, 이미지의 획득 속도 및 획득하는 이미지의 분해능을 최고로 유지하면서 선명도를 향상시킨 현미경 시스템을 제공하는 데 일 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a microscope system in which output lasers are spaced apart (spatial division) according to wavelengths, thereby maintaining an image acquisition speed and resolution of an image obtained at the highest level, while improving clarity. .

또한, 본 발명의 일 실시예는, 출력되는 레이저를 파장을 제어하여 구조광 현미경의 패턴이 연속적으로 바뀌도록 제어하여, 이미지의 분해능을 최고로 유지하면서 선명도를 향상시킨 현미경 시스템을 제공하는 데 일 목적이 있다.In addition, an embodiment of the present invention is to provide a microscope system in which the output laser is controlled so that the pattern of the structured light microscope is continuously changed by controlling the wavelength, thereby maintaining the highest resolution of the image and improving the clarity. There is this.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 기 설정된 파장대역 내에서 하나의 파장을 갖는 레이저를 조사하는 광원부와 상기 광원부로부터 조사된 레이저를 인가받아 서로 다른 위상값을 갖는 패턴을 생성하고, 생성된 패턴을 파장에 따라 이격시켜 샘플로 조사하는 광학계와 상기 광학계를 거쳐 샘플로부터 반사된 광을 수광하는 수광부와 상기 광원부, 광학계 및 수광부의 동작을 제어하며, 상기 수광부가 수광한 광의 간섭 패턴을 분석하여 샘플의 성질을 분석하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 현미경 시스템을 제공한다.According to an aspect of the present embodiment, a light source unit that irradiates a laser having one wavelength within a preset wavelength band and a pattern having different phase values are generated by receiving the irradiated laser from the light source unit, and the generated pattern is wavelength The optical system that is separated from each other to irradiate the sample and the light receiving unit that receives the light reflected from the sample through the optical system controls the operation of the light source unit, the optical system and the light receiving unit, and analyzes the interference pattern of the light received by the light receiving unit to analyze the properties of the sample. It provides a microscope system comprising a control unit for analyzing.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 광원부는 기 설정된 파장대역 내에서 연속적으로 파장을 변화시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present embodiment, the light source unit is capable of continuously changing a wavelength within a preset wavelength band.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 광학계는 생성된 패턴을 파장에 따라 이격시키기 위해 회절 격자(Diffraction Grating)를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present embodiment, the optical system is characterized in that it includes a diffraction grating to separate the generated pattern according to a wavelength.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 광학계는 생성된 패턴을 파장에 따라 이격시키기 위해 프리즘을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present embodiment, the optical system is characterized in that it includes a prism to separate the generated pattern according to the wavelength.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 제어부는 상기 광원부만을 제어하여 생성되는 패턴의 위상을 연속적으로 변화시키는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present embodiment, the control unit is characterized in that the phase of the generated pattern is continuously changed by controlling only the light source unit.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 제어부는 상기 광원부 및 광학계를 제어하여 생성되는 패턴의 위상을 연속적으로 변화시키는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present embodiment, the control unit is characterized in that the phase of the generated pattern is continuously changed by controlling the light source unit and the optical system.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 측면에 따르면, 출력되는 레이저를 파장에 따라 이격(공간 분할)시킴으로써, 이미지의 획득 속도 및 획득하는 이미지의 분해능을 최고로 유지하면서 선명도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.As described above, according to an aspect of the present invention, there is an advantage of improving the clarity while maintaining the highest image acquisition speed and resolution of the acquired image by separating the output lasers according to the wavelength (spatial division). .

또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 출력되는 레이저를 파장을 제어하여 구조광 현미경의 패턴이 연속적으로 바뀌도록 제어함으로써, 획득하는 이미지의 분해능을 최고로 유지하면서 선명도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, according to an aspect of the present invention, by controlling the wavelength of the output laser to continuously change the pattern of the structured light microscope, there is an advantage of improving the clarity while maintaining the highest resolution of the obtained image.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 현미경 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 현미경 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학계의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 종래의 현미경 시스템 내 패턴 생성부의 제어와 제어에 따른 패턴의 위상을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 생성부의 제어와 제어에 따른 패턴의 위상을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 패턴 생성부의 제어와 제어에 따른 패턴의 위상을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 패턴 생성부의 제어와 제어에 따른 패턴의 위상을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 광학계의 구성을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원부의 구성을 도시한 도면이다.1 is a view showing a microscope system according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing the configuration of a microscope system according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram showing the configuration of an optical system according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing the control of a pattern generation unit in a conventional microscope system and a phase of a pattern according to the control.
5 is a diagram illustrating control of a pattern generator according to an embodiment of the present invention and a phase of a pattern according to the control.
6 is a diagram illustrating control of a pattern generator according to another embodiment of the present invention and a phase of a pattern according to the control.
7 is a diagram illustrating control of a pattern generator according to another embodiment of the present invention and a phase of a pattern according to the control.
8 is a diagram showing the configuration of an optical system according to another embodiment of the present invention.
9 is a diagram showing a configuration of a light source unit according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.In the present invention, various changes may be made and various embodiments may be provided, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each drawing, similar reference numerals have been used for similar elements.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first, second, A, and B may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component. For example, without departing from the scope of the present invention, a first element may be referred to as a second element, and similarly, a second element may be referred to as a first element. The term and/or includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in the middle. It should be. On the other hand, when a component is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in the middle.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present application, terms such as "comprise" or "have" should be understood as not precluding the possibility of existence or addition of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification. .

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.Unless otherwise defined, all terms including technical or scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Terms as defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted as an ideal or excessive formal meaning unless explicitly defined in this application. Does not.

또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.In addition, each configuration, process, process, or method included in each embodiment of the present invention may be shared within a range not technically contradictory to each other.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 현미경 시스템을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 현미경 시스템의 구성을 도시한 도면이다. 1 is a view showing a microscope system according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a view showing the configuration of the microscope system according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 현미경 시스템(100)은 광원부(210), 제어부(220), 광학계(230) 및 수광부(240)를 포함한다.1 and 2, the microscope system 100 according to an embodiment of the present invention includes a light source unit 210, a control unit 220, an optical system 230, and a light receiving unit 240.

광원부(210)는 샘플로 조사되어 간섭(무아레) 패턴을 형성할 레이저를 광학계(230)로 조사한다. 이때, 광원부(210)는 기 설정된 파장대역 내에서 조사하는 레이저의 파장을 변화시킬 수 있는 광원(미도시)과 함께 전기적으로 제어 가능한 파장 선택필터(미도시)를 포함한다. 이에 따라, 광원부(210)는 파장 가변 레이저 광원을 이용해 기 설정된 파장대역 내에서 연속적 파장 변화를 일으킴으로써, 종래의 현미경 시스템과 달리 연속적인 위상차 정보를 얻을 수 있다. 연속된 파장변화가 분산 매질을 통과하면 각 파장에 따른 굴절률 변화에 따라 위상차가 생기게 되는데, 이를 이용하여 파장변화를 위상차로 변화시키는 것이다. 이전의 디지털 구조광 현미경의 경우, 위상 정보 획득 시 DMD 혹은 SLM상의 패턴 자체의 이동을 이용하여 위상정보를 얻었다. 위상정보를 위해 필요한 위상차의 수는 최소 4개가 필요한데, 이 경우 위상차의 변화가 너무 커서 영상 처리를 끝마친 구조광 영상의 선명도를 일정 수준 이상 올리지 못하는 문제가 있었다. 이러한 문제를 해소하고자, 광원부(210)는 조사하는 레이저의 연속적 파장 변화를 발생시킨다. 광원부(210)는 제어부(220)의 제어에 따라 파장 선택 필터(미도시)를 이용하여 출력되는 레이저의 파장을 변화시키며 레이저 빔을 광학계(230)로 조사한다.The light source unit 210 irradiates a laser to form an interference (moire) pattern by irradiating the sample to the optical system 230. In this case, the light source unit 210 includes a light source (not shown) capable of changing the wavelength of a laser irradiated within a preset wavelength band and a wavelength selection filter (not shown) that can be controlled electrically. Accordingly, the light source unit 210 generates continuous wavelength change within a preset wavelength band using a tunable laser light source, and thus, unlike a conventional microscope system, continuous phase difference information can be obtained. When the continuous wavelength change passes through the dispersion medium, a phase difference occurs according to the refractive index change according to each wavelength, which is used to change the wavelength change into a phase difference. In the case of the previous digital structured light microscope, phase information was obtained using the movement of the pattern itself on the DMD or SLM when obtaining the phase information. The number of phase differences required for phase information is at least four, and in this case, the change in phase difference is too large to increase the sharpness of the structured light image after image processing to a certain level or more. In order to solve this problem, the light source unit 210 generates a continuous wavelength change of the irradiated laser. The light source unit 210 changes the wavelength of the output laser using a wavelength selection filter (not shown) under the control of the controller 220 and irradiates the laser beam to the optical system 230.

제어부(220)는 광원부(210), 광학계(230) 및 수광부(240)의 동작을 제어하며, 수광부(240)가 수광한 광의 간섭 패턴을 분석하여 샘플의 성질을 분석한다. The control unit 220 controls the operation of the light source unit 210, the optical system 230, and the light receiving unit 240, and analyzes the properties of the sample by analyzing the interference pattern of the light received by the light receiving unit 240.

제어부(220)는 광원부(210)를 제어하여, 광원부(210)에서 조사되는 레이저의 연속적 파장변화를 유도한다. 전술한 대로, 광원부(210)는 파장 가변 레이저 광원을 포함하기 때문에, 연속적으로 레이저의 파장을 가변하여 조사할 수 있다. The controller 220 controls the light source unit 210 to induce a continuous wavelength change of the laser irradiated from the light source unit 210. As described above, since the light source unit 210 includes a tunable laser light source, it is possible to continuously change and irradiate the wavelength of the laser.

제어부(220)는 광학계(230)를 제어하여, 샘플로 조사될 레이저의 광 패턴의 위상을 선택할 수 있다. 광학계(230)는 패턴 생성부(미도시, 도 3에서 후술)를 포함하여, 패턴 생성부의 동작에 따라 광원부(210)에서 조사되어 샘플로 조사할 레이저의 광 패턴의 위상을 조절할 수 있다. 제어부(220)는 광학계(230), 특히, 광학계(230)에 포함된 패턴 생성부(미도시)를 제어하여, 광원부(210)에서 조사되어 샘플로 조사할 레이저의 광 패턴의 위상을 조절할 수 있다. 제어부(220)는 광원부(210)에 포함된 광원의 개수에 따라, 광원부(210)만을 제어하여 샘플로 조사될 레이저의 광 패턴의 위상을 조절할 수도 있고, 광원부(210)와 광학계(230)를 함께 제어하여 샘플로 조사할 레이저의 광 패턴의 위상을 조절할 수 있다.The controller 220 may control the optical system 230 to select a phase of the light pattern of the laser to be irradiated with the sample. The optical system 230 includes a pattern generation unit (not shown, described later in FIG. 3 ), and may adjust the phase of a light pattern of a laser to be irradiated to a sample by being irradiated from the light source unit 210 according to an operation of the pattern generation unit. The control unit 220 controls the optical system 230, in particular, a pattern generation unit (not shown) included in the optical system 230 to adjust the phase of the light pattern of the laser to be irradiated by the light source unit 210 and irradiated as a sample. have. The control unit 220 may control only the light source unit 210 according to the number of light sources included in the light source unit 210 to adjust the phase of the light pattern of the laser to be irradiated as a sample, or the light source unit 210 and the optical system 230 By controlling together, the phase of the light pattern of the laser to be irradiated with the sample can be adjusted.

제어부(220)는 수광부(240)가 수광한 광의 간섭 패턴을 분석하여 샘플의 성질을 분석한다. 전술한 대로, 샘플에서 반사된 광이 형성하는 간섭 패턴은 샘플의 구조적 성질을 포함한다. 샘플의 구조적 성질에는 샘플 내 배치된 각 구성들의 구조 또는 샘플 내 배치된 각 구성들의 높낮이 등이 포함된다. 이러한 샘플의 구조적 성질은 3차원적인 특성을 갖기 때문에, 단순히 샘플의 2차원적인 이미지를 촬영하여 분석하기에는 부정확한 측면이 존재한다. 이러한 문제를 해소하고자, 제어부(220)는 수광부(240)가 수광한 광의 간섭패턴을 분석하여, 샘플의 성질을 분석한다. The controller 220 analyzes the interference pattern of the light received by the light receiving unit 240 to analyze the properties of the sample. As described above, the interference pattern formed by the light reflected from the sample includes the structural properties of the sample. The structural properties of the sample include the structure of each component disposed in the sample or the height of each component disposed within the sample. Since the structural properties of these samples have three-dimensional characteristics, there is an inaccuracy aspect to simply photograph and analyze a two-dimensional image of the sample. In order to solve this problem, the control unit 220 analyzes the interference pattern of the light received by the light receiving unit 240 and analyzes the properties of the sample.

광학계(230)는 광원부(210)로부터 조사된 레이저를 인가받아 서로 다른 위상값을 갖는 패턴들을 각각 생성하고, 생성된 패턴을 파장에 따라 각각 이격시켜 샘플로 조사하여 간섭패턴을 생성한다.The optical system 230 receives the laser irradiated from the light source unit 210 to generate patterns having different phase values, and generates an interference pattern by irradiating the generated patterns with a sample by being spaced apart from each other according to a wavelength.

광학계(230)는 광원부(210)로부터 조사된 레이저를 인가받아 서로 다른 위상값을 갖는 패턴들을 각각 생성한다. 광학계(230) 내 패턴 생성부는 제어부(220)의 제어에 따라 하나의 세트를 구성하는 각 픽셀들을 조정하여, 특정 위상을 갖는 (레이저의) 패턴을 생성한다. The optical system 230 receives the laser irradiated from the light source unit 210 and generates patterns having different phase values, respectively. The pattern generator in the optical system 230 adjusts each pixel constituting one set under the control of the controller 220 to generate a (laser) pattern having a specific phase.

광학계(230)는 파장에 따라 광을 굴절시키는 정도를 달리하는 광분산 소자를 포함하여, 파장에 따라 조사된 레이저를 이격시킨다. 광분산 소자에는 입사되는 광의 파장에 따라 서로 다른 각도로 회절시키는 회절 격자(Diffraction Grating) 또는 파장에 따라 서로 다른 각도로 분산사키는 프리즘 등이 포함된다. 광학계(230)는 이와 같은 광분산 소자를 포함함으로써, 광원부에서 조사되는 레이저의 파장이 달라지는 경우, 패턴의 위상을 변화시키지 않더라도 광분산 소자를 이용하여 레이저(패턴)를 이격시킬 수 있다. 이에 따라, 마치, 광분산 소자를 거친 레이저(패턴)는 위상값이 조정된 것과 같은 효과를 가질 수 있다. 광학계(230)는 짝수 개의 광분산 소자를 포함한다. 광분산 소자는 파장에 따라 입사되는 레이저를 다른 각도로 굴절시키는 효과를 갖기 때문에, 레이저는 광분산 소자의 입사시와 동일한 경로가 아닌 분산되는 경로를 갖게 된다. 레이저가 분산될 경우, 광학계(230) 내에서 샘플의 수직방향으로 샘플에 조사되기가 곤란해지는 문제가 발생한다. 따라서 광분산 소자는 광학계(230) 내에 짝수 개가 배치되며, 첫 번째 광분산 소자는 레이저를 파장에 따라 분산시키는 방향으로, 나머지 광분산 소자는 분산된 레이저 방향을 원래의 진행 방향으로 복귀시키는 방향으로 배치된다. 이처럼 배치됨에 따라, 광분산 소자는 파장에 따라 레이저를 이격시키는 한편, 레이저가 입사시와 동일한 경로로 진행하도록 한다. 상세한 설명은 도 3을 참조하여 후술하기로 한다.The optical system 230 includes a light scattering element that varies the degree of refracting light according to the wavelength, and separates the irradiated laser according to the wavelength. The light-dispersing device includes a diffraction grating that diffracts at different angles according to the wavelength of incident light, or a prism that disperses at different angles depending on the wavelength. Since the optical system 230 includes such a light-dispersing element, when the wavelength of the laser irradiated from the light source unit is different, the laser (pattern) can be separated by using the light-dispersing element even if the phase of the pattern is not changed. Accordingly, the laser (pattern) passing through the light dispersing element may have an effect as if the phase value is adjusted. The optical system 230 includes an even number of light scattering elements. Since the light-dispersing element has an effect of refracting the incident laser at different angles depending on the wavelength, the laser has a path to be dispersed rather than the same path as when the light-dispersing element is incident. When the laser is dispersed, there is a problem that it is difficult to irradiate the sample in the vertical direction of the sample within the optical system 230. Accordingly, an even number of light-dispersing elements are arranged in the optical system 230, and the first light-dispersing element is in a direction to disperse the laser according to the wavelength, and the other light-dispersing elements are in a direction to return the dispersed laser direction to the original direction. Is placed. As it is arranged in this way, the light-dispersing element separates the laser according to the wavelength, while allowing the laser to proceed in the same path as when it is incident. A detailed description will be described later with reference to FIG. 3.

광학계(230)는 전술한 과정을 거친 레이저를 샘플로 조사하여, 샘플로부터 반사되는 레이저와의 간섭을 유도한다. 광학계(230)는 간섭을 유도하여, 수광부(240)가 간섭 패턴을 획득하여 이를 센싱할 수 있도록 한다.The optical system 230 irradiates the laser through the above-described process onto the sample, thereby inducing interference with the laser reflected from the sample. The optical system 230 induces interference so that the light receiving unit 240 can acquire and sense the interference pattern.

수광부(240)는 샘플로부터 반사되는 레이저를 수광하여, 광학계(230)에 의해 발생한 샘플의 간섭 패턴을 센싱한다.The light receiving unit 240 receives the laser reflected from the sample and senses the interference pattern of the sample generated by the optical system 230.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학계의 구성을 도시한 도면이다.3 is a diagram showing the configuration of an optical system according to an embodiment of the present invention.

광원부(210)에서는 제어부(220)의 제어에 따라, 연속적으로 파장이 가변하는 레이저가 조사된다.In the light source unit 210, under the control of the control unit 220, a laser whose wavelength is continuously variable is irradiated.

조사된 레이저는 제1 렌즈(310)을 거치며 더 이상 분산되지 않고 평행광으로 진행한다. The irradiated laser passes through the first lens 310 and is no longer dispersed and proceeds as parallel light.

제1 렌즈(310)를 거친 레이저는 하나 이상의 광학기기(312, 314)를 거쳐 기 설정된 각도로 패턴 생성부(320)에 입사된다. 광학기기(312, 314)는 패턴 생성부(320)에 입사된 레이저가 패턴 생성부(320)에서 일정한 각도로 반사될 수 있도록, 패턴 생성부로 레이저의 입사각을 조정한다. 광학기기는 광을 반사시키는 미러 외에도 광의 진행방향을 변이시킬 수 있는 모든 광학구성들로 구현될 수 있으며, 도 3에는 2개가 배치되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. The laser passing through the first lens 310 passes through one or more optical devices 312 and 314 and is incident on the pattern generator 320 at a preset angle. The optical devices 312 and 314 adjust the incidence angle of the laser to the pattern generator so that the laser incident on the pattern generator 320 can be reflected at a predetermined angle by the pattern generator 320. In addition to the mirror reflecting light, the optical device may be implemented with all optical configurations capable of changing the traveling direction of light, and two are arranged in FIG. 3, but the present invention is not limited thereto.

패턴 생성부(320)는 패턴 생성부(320)로 입사되는 레이저에 위상이 상이한 광 패턴들을 생성한다. 패턴 생성부는 DMD 또는 SLM과 같은 구성으로 구현될 수 있으며, 복수 개의 픽셀을 한 세트로 하여 복수의 세트를 포함한다. 패턴 생성부(320)는 각 세트의 각 픽셀의 동작을 각각 전기물리적으로 제어하여, 입사되는 레이저 중 일 부분만을 반사시키거나 변조함으로써, 광 패턴들을 생성한다. 동작하는 픽셀이 달라짐에 따라, 생성되는 광 패턴의 위상은 달라진다. 패턴 생성부(320)는 의 각 픽셀은 'on'과 'off'로 동작할 수 있으며, 그에 따라 0과 1로 이루어진 패턴을 생성할 수 있다. The pattern generation unit 320 generates light patterns having different phases on the laser incident on the pattern generation unit 320. The pattern generation unit may be implemented in a configuration such as a DMD or SLM, and includes a plurality of sets with a plurality of pixels as a set. The pattern generator 320 electrophysically controls the operation of each pixel of each set, reflects or modulates only a portion of the incident laser, thereby generating light patterns. As the operating pixels vary, the phase of the generated light pattern varies. The pattern generator 320 may operate each pixel of'on' and'off', and accordingly, may generate a pattern consisting of 0s and 1s.

패턴 생성부(320)는 입사되는 레이저를 이용하여 광 패턴을 생성하며, 생성한 광 패턴을 기 설정된 각도로 반사시킨다. 레이저가 샘플로 입사되어 간섭 패턴을 형성하기 위해서는, 반드시 레이저가 샘플에 수직방향으로 입사되어야만 한다. 레이저가 샘플에 수직방향으로 입사되어야 하기 때문에, 각 광학요소(330 내지 370)를 거칠 레이저의 방향이 엄격히 결정된다. 이에 따라, 패턴 생성부(320)도 마찬가지로, 입사된 레이저로부터 생성한 광 패턴을 기 설정된 각도로 반사시킨다.The pattern generator 320 generates a light pattern using an incident laser, and reflects the generated light pattern at a preset angle. In order for the laser to be incident on the sample to form an interference pattern, the laser must be incident on the sample in a vertical direction. Since the laser must be incident on the sample in a vertical direction, the direction of the laser through each optical element 330 to 370 is strictly determined. Accordingly, the pattern generator 320 also reflects the light pattern generated from the incident laser at a preset angle.

광분산 소자(330, 335)는 패턴 생성부에서 생성된 광 패턴을 파장에 따라 이격시킨다. 도 3에는 광분산 소자의 일 예로, 회절 격자가 도시되어 있다. 광분산 소자(330, 335)는 색수차로 인하여 파장에 따라 경로차를 생성함으로써, 광 패턴을 파장에 따라 이격시킨다. 전술한 대로, 회절격자(330, 335)는 복수 개가 배치된다. 회절격자는 회절격자로 입사되는 광(또는 레이저)의 파장에 따라 다른 각도로 회절시키는데, 하나의 회절격자만이 배치될 경우, 광은 분산되거나 진행하는 방향이 달라지게 된다. 그러나 전술한 대로, 레이저의 방향은 엄격히 결정되어 있기 때문에, 방향이 변하여서는 안된다. 이에 따라, 회절 격자는 복수 개가 배치되어, 입사되는 레이저의 파장에 따라 이격시키되 진행방향은 그대로 유지할 수 있도록 한다. 광분산 소자가 배치됨으로써, 생성된 광패턴의 위상이 가변되는 효과를 가질 수 있다. 이는 도 4 내지 7에 도시되어 있다.The light dispersion elements 330 and 335 separate the light patterns generated by the pattern generator according to wavelengths. 3, a diffraction grating is shown as an example of a light scattering device. The optical dispersion elements 330 and 335 generate a path difference according to a wavelength due to chromatic aberration, thereby separating the light pattern according to the wavelength. As described above, a plurality of diffraction gratings 330 and 335 are disposed. The diffraction grating diffracts at different angles according to the wavelength of light (or laser) incident on the diffraction grating. When only one diffraction grating is disposed, the light is dispersed or the direction in which it travels is changed. However, as described above, since the direction of the laser is strictly determined, the direction must not be changed. Accordingly, a plurality of diffraction gratings are arranged so as to be spaced apart according to the wavelength of the incident laser, but maintain the traveling direction as it is. By arranging the light dispersing element, the phase of the generated light pattern may be varied. This is shown in Figures 4-7.

도 4는 종래의 현미경 시스템 내 패턴 생성부의 제어와 제어에 따른 패턴의 위상을 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 생성부의 제어와 제어에 따른 패턴의 위상을 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 패턴 생성부의 제어와 제어에 따른 패턴의 위상을 도시한 도면이며, 도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 패턴 생성부의 제어와 제어에 따른 패턴의 위상을 도시한 도면이다.4 is a view showing the phase of the pattern according to the control and control of the pattern generation unit in a conventional microscope system, and FIG. 5 is a view showing the phase of the pattern according to the control and control of the pattern generation unit according to an embodiment of the present invention. 6 is a view showing the control of the pattern generation unit according to another embodiment of the present invention and the phase of the pattern according to the control, and FIG. 7 is a view showing the control of the pattern generation unit according to another embodiment of the present invention. It is a diagram showing the phase of the pattern according to the control.

도 4 내지 7에는 일예로, 하나의 세트 내에 4개의 픽셀을 포함하는 패턴 생성부가 도시되어 있다. 하나의 세트 내에 보다 많은 픽셀이 구비될 수도 있으나, 물리적으로 구현이 곤란한 측면도 존재하고 이러할 경우 해상도가 나빠지는 문제가 있어 통상적으로 하나의 세트 내에 4개 정도의 픽셀을 포함한다. As an example, a pattern generator including four pixels in one set is illustrated in FIGS. 4 to 7. Although more pixels may be provided in one set, there is also a side that is physically difficult to implement, and in this case, there is a problem that the resolution is deteriorated, and thus about four pixels are typically included in one set.

도 4를 참조하면, 어둡게 도시된 픽셀이 동작(On)될 경우, 특정 위상(0, π/2, π 및 3π/2 중 어느 하나)을 갖는 패턴이 생성된다. 즉, 패턴의 위상은 하나의 세트 내 포함된 픽셀의 개수만큼 변화할 수 있어, 패턴 생성부가 포함하는 픽셀의 개수가 해상도에 직접적인 영향을 미친다. 그러나 전술한 대로, 픽셀의 세분화는 물리적으로 곤란한 측면이 존재하여 실질적으로 구현이 곤란한 문제가 존재하며, 종래의 현미경 시스템은 패턴 생성부의 동작을 기계적으로 변조시켜야만 패턴의 위상을 변조할 수 있는 문제점을 가지고 있었다. 이처럼 기계적으로 변조해야 할 경우, 패턴의 변화속도가 떨어지고, 정밀한 변조가 곤란하며, 현미경 시스템의 내구성도 보다 빨리 소모되는 문제가 존재하였다.Referring to FIG. 4, when a dark pixel is operated (On), a pattern having a specific phase (one of 0, π/2, π, and 3π/2) is generated. That is, the phase of the pattern may change as much as the number of pixels included in one set, so the number of pixels included in the pattern generator directly affects the resolution. However, as described above, there is a problem in that the subdivision of a pixel is physically difficult to implement, and the conventional microscope system has a problem in that the phase of the pattern can be modulated only when the operation of the pattern generator is mechanically modulated. I had. In the case of mechanical modulation as described above, there is a problem that the rate of change of the pattern is lowered, precise modulation is difficult, and durability of the microscope system is consumed more quickly.

도 5를 참조하면, 패턴 생성부(320) 내 픽셀의 동작은 변화없이 고정되어 있음에도, 광원부(210)에서 조사되는 레이저의 파장이 연속적으로 변화함에 따라 패턴의 위상이 연속적으로 변한다. 이처럼 패턴의 위상이 연속적으로 변화함에 따라, 종래의 현미경 시스템과 같이 패턴 생성부(320) 내 동일한 개수의 픽셀이 한 세트 내 포함된다 하더라도, 연속적인 변조가 가능해짐에 따라 최종적으로 생성되는 간섭패턴의 선명도가 현저히 우수해질 수 있다. Referring to FIG. 5, although the operation of the pixels in the pattern generation unit 320 is fixed without change, the phase of the pattern continuously changes as the wavelength of the laser irradiated from the light source unit 210 continuously changes. As the phase of the pattern continuously changes as described above, even if the same number of pixels in the pattern generator 320 are included in one set as in a conventional microscope system, the interference pattern finally generated as continuous modulation becomes possible. The sharpness of the can be remarkably excellent.

도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 현미경 시스템 내 광학계(230)는 패턴 생성부(320)뿐만 아니라 광분산 소자(330, 335)를 포함하고 있기 때문에, 패턴 생성부(320)에서 동일한 픽셀이 동작하고 있는 상황이라 하더라도, 광원부(210)에서 조사되는 레이저의 파장이 변화하는 파장 범위를 적절히 조절하게 픽셀의 변조 없이도 레이저 패턴의 중심 위치가 변하여 다음 픽셀의 중심 위치에 도달할 수 있게 된다. 예를 들어, 레이저 패턴의 중심 위치가 변하여 다음 픽셀의 중심 위치에 도달 하는데 필요한 레이저의 파장 가변 범위를 'n'개의 동일한 간격으로 나누어서 파장변화를 일으킨다면, 한 번의 파장변화마다 패턴의 위상이 π/2n 만큼 달라지게 된다. 도 6은 광원부(210)에서 조사되는 레이저의 파장의 종류가 n가지인 경우를 예시하였다. 패턴 생성부(320)의 1번째 열의 픽셀이 켜지고 레이저의 파장이 λ1 에서 λn까지 변화하면 패턴의 위상이 π/2n 만큼 커지면서 0에서 π/2까지 변화하고, 패턴 생성부(320)의 2번째 열의 픽셀이 켜지고 레이저의 파장이 λ1 에서 λn까지 변화하면 패턴의 위상이 π/2n 만큼 커지면서 π/2에서 π까지 변화한다. 패턴 생성부(320)의 3번째 열의 픽셀이 켜지고 레이저의 파장이 λ1 에서 λn까지 변화하면 패턴의 위상이 π/2n 만큼 커지면서 π에서 3π/2까지 변화하고, 패턴 생성부(320)의 4번째 열의 픽셀이 켜지고 레이저의 파장이 λ1 에서 λn까지 변화하면 패턴의 위상이 π/2n 만큼 커지면서 3π/2에서 2π까지 변화한다.Referring to FIG. 6, since the optical system 230 in the microscope system according to an embodiment of the present invention includes not only the pattern generating unit 320 but also the light dispersing elements 330 and 335, the pattern generating unit 320 Even in a situation in which the same pixel is operating in the light source unit 210, the center position of the laser pattern is changed without modification of the pixel so that the wavelength range in which the wavelength of the laser irradiated from the light source unit 210 changes is adjusted to reach the center position of the next pixel There will be. For example, if the center position of the laser pattern changes and the wavelength variable range of the laser required to reach the center position of the next pixel is divided into'n' equal intervals to cause a wavelength change, the phase of the pattern is π It will be different by /2n. 6 illustrates a case in which the types of wavelengths of the laser irradiated by the light source unit 210 are n. When the pixel in the first column of the pattern generator 320 is turned on and the wavelength of the laser changes from λ 1 to λ n , the phase of the pattern increases by π/2n and changes from 0 to π/2, and When the second row of pixels is turned on and the laser wavelength changes from λ 1 to λ n , the phase of the pattern increases by π/2n and changes from π/2 to π. When the pixels in the third column of the pattern generator 320 are turned on and the wavelength of the laser changes from λ 1 to λ n , the phase of the pattern increases by π/2n and changes from π to 3π/2, and When the fourth column of pixels is turned on and the laser wavelength changes from λ 1 to λ n , the phase of the pattern increases by π/2n and changes from 3π/2 to 2π.

도 7을 참조하면, 이렇게 DMD 픽셀이 4개의 열만을 가지고도 2π까지의 위상변화를 4n번으로 n배 높은 밀도로 간섭패턴을 측정할 수 있다. 이러한 특징에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 현미경 시스템 내 광학계(230)는 종래의 그것에 비해 상대적으로 기계적 변조를 반으로 줄였음에도 동일하게 패턴의 위상을 변조할 수 있어, 패턴의 변화속도를 향상시킬 수 있고, 정밀한 변조도 가능하며, 현미경 시스템의 내구성도 증가시킬 수 있는 장점을 갖는다.Referring to FIG. 7, even if the DMD pixel has only four columns, the interference pattern can be measured with a density n times higher than the phase change up to 2π by 4n times. According to this feature, the optical system 230 in the microscope system according to an embodiment of the present invention can modulate the phase of the pattern in the same manner even though the mechanical modulation is reduced by half compared to the conventional one, thereby increasing the rate of change of the pattern. It can be improved, precise modulation is possible, and durability of the microscope system can be increased.

전술한 특징에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 현미경 시스템(100)은 광학계(320)에 광분산 소자를 포함함에 따라, 패턴 생성부의 변화없이도 종래의 현미경 시스템과 비교하여 2배 이상 향상된 해상도를 가질 수 있으며, 기계적 변조를 최소화할 수 있어 변조 속도와 시스템의 내구성을 향상시킬 수 있는 장점을 갖는다.According to the above-described features, the microscope system 100 according to an embodiment of the present invention includes a light-dispersing element in the optical system 320, so that the resolution is improved by two or more times compared to a conventional microscope system without a change in the pattern generation unit. It has an advantage of improving the modulation speed and durability of the system by minimizing mechanical modulation.

다시 도 3을 참조하면, 제2 및 제3 렌즈(340, 345)는 광분산 소자(330, 335)를 거친 레이저의 폭을 조정한다. 전술한 대로, 광 간섭패턴의 생성을 위해 모든 레이저가 샘플(300)에 수직하게 조사되어야 한다. 다만, 광원부(210)로부터 조사되어 패턴 생성부(320)를 거친 레이저의 폭은 샘플(300)에 수직하게 온전히 조사될 수 있도록 대물렌즈(370)로 인가되어야 하는 레이저의 폭보다 넓을 수 있다. 제2 및 제3 렌즈(340, 345)는 배율을 조정하여 레이저의 조사 방향에는 변화없이 레이저의 폭을 샘플(300)에 수직하게 온전히 조사될 수 있도록 하는 폭으로 조정한다.Referring back to FIG. 3, the second and third lenses 340 and 345 adjust the width of the laser passing through the light scattering elements 330 and 335. As described above, all lasers should be irradiated perpendicular to the sample 300 in order to generate the optical interference pattern. However, the width of the laser irradiated from the light source unit 210 and passed through the pattern generating unit 320 may be wider than the width of the laser to be applied to the objective lens 370 so that it can be completely irradiated perpendicularly to the sample 300. The second and third lenses 340 and 345 adjust the magnification so that the width of the laser can be completely irradiated perpendicular to the sample 300 without changing the irradiation direction of the laser.

제2 렌즈 및 제3 렌즈(340, 345)를 거친 레이저는 빔 스플리터(360)로 입사되어 샘플(300)의 방향으로 반사되고, 대물렌즈(370)를 거쳐 샘플(300)로 수직하게 입사된다. 대물렌즈(370)는 현미경 시스템의 해상도를 결정하는데 중요한 역할을 한다. 패턴의 크기가 대물렌즈(370)의 크기보다 작게 만들어짐에 따라, 패턴이 실질적으로는 0과 1로 이루어진 줄무늬패턴이지만, 수광부(240)에서는 사인파의 형태로 센싱될 수 있게 한다. The laser passing through the second and third lenses 340 and 345 is incident on the beam splitter 360, reflected in the direction of the sample 300, and vertically incident on the sample 300 through the objective lens 370. . The objective lens 370 plays an important role in determining the resolution of the microscope system. As the size of the pattern is made smaller than the size of the objective lens 370, the pattern is substantially a stripe pattern composed of 0s and 1s, but the light receiving unit 240 allows it to be sensed in the form of a sine wave.

샘플(300)로 입사된 레이저는 다시 반사되어 빔 스플리터(360)를 통과한다. 이 과정을 거치며, 샘플(300)로 입사되는 레이저와 샘플(300)로부터 반사되는 레이저 간에 간섭이 발생하고, 샘플(300)로부터 반사되는 레이저는 미러, 필터 및 렌즈 등의 광학 구성(380, 382, 384)을 거치며 수광부(240)로 입사한다.The laser incident on the sample 300 is reflected again and passes through the beam splitter 360. Through this process, interference occurs between the laser incident on the sample 300 and the laser reflected from the sample 300, and the laser reflected from the sample 300 is optical components 380, 382 such as a mirror, a filter, and a lens. , 384, and enters the light-receiving unit 240.

수광부(240)는 샘플로부터 반사되는 레이저를 수광하여, 광학계(230)에 의해 발생한 샘플의 간섭 패턴을 센싱한다. 이미지의 개수는 레이저 파장변화의 개수 n개와 수직-수평 패턴에서 마찬가지로 총 2n개의 위상값을 가진다. 수광부(240)는 위상값을 이용하여 수직 패턴에서의 시편의 위상과 수평 패턴에서의 시편의 위상을 얻을 수 있다.The light receiving unit 240 receives the laser reflected from the sample and senses the interference pattern of the sample generated by the optical system 230. The number of images has a total of 2n phase values in the same manner as the number of laser wavelength changes and the vertical-horizontal pattern. The light receiving unit 240 may obtain the phase of the specimen in the vertical pattern and the phase of the specimen in the horizontal pattern using the phase value.

제어부(320)는 수광부(240)가 획득한 정보를 토대로, 이 위상값을 푸리에 변환하면 푸리에 평면 상 (0,0) 위치에 존재하는 dc값 외에 패턴의 주파수만큼 dc에서 떨어져서 나타나는 대칭적인 값 2개를 각각 확인할 수 있다. 수평 패턴의 경우 0도와 180도에서 나타나고, 수직 패턴의 경우 90도와 270도에서 나타난다. 제어부(320)는 이 값을 합하여 푸리에 역변환을 시키면 기존의 dc값만을 가지고 있을 때보다 대략 2배정도 높은 해상도를 가진 이미지를 얻을 수 있다. Based on the information acquired by the light-receiving unit 240, the controller 320 performs a Fourier transform on the phase value, and a symmetrical value 2 that appears apart from the dc value by the frequency of the pattern in addition to the dc value existing at the (0,0) position on the Fourier plane. Each dog can be identified. In the case of a horizontal pattern, it appears at 0 degrees and 180 degrees, and in the case of a vertical pattern, it appears at 90 degrees and 270 degrees. When the controller 320 adds these values and performs Fourier inverse transformation, an image having a resolution that is approximately twice as high as that of having only the existing dc value can be obtained.

또한, 전술한 대로, 연속적 위상차 정보를 이용하면 선명도가 높아지는데, 선명도를 높이게 되는 경우, 이미지의 선명도뿐만 아니라, 푸리에 평면상에서의 선명도 또한 높아진다. 이는 특히 시편에서 나오는 광학적 정보가 부족하여 푸리에 평면상에서의 패턴을 잘 구분하지 못하는 경우 유용하다. In addition, as described above, when the continuous phase difference information is used, sharpness increases. When the sharpness is increased, not only the sharpness of the image but also the sharpness on the Fourier plane is increased. This is particularly useful when the optical information from the specimen is insufficient and the pattern on the Fourier plane cannot be distinguished well.

도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 광학계의 구성을 도시한 도면이다.8 is a diagram showing the configuration of an optical system according to another embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 광학계(230)는 도 3에 도시된, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학계(230)의 광분산 소자(340, 345)와 상이한 광분산 소자(820, 825)를 포함한다.Referring to FIG. 8, an optical system 230 according to another embodiment of the present invention is shown in FIG. 3 and is different from the light scattering elements 340 and 345 of the optical system 230 according to the embodiment of the present invention. Dispersion elements 820 and 825 are included.

광학계(230) 내 포함된 광분산 소자(820, 825)는 프리즘으로 구현될 수 있다. 프리즘(820, 825)도 회절격자(340, 345)와 마찬가지로, 복수 개가 쌍을 이루어 배치된다. 이에 따라, 프리즘(820, 825)은 파장에 따라 레이저를 이격시킬 수 있으면서도, 조사되는 방향은 일정하게 유지할 수 있다. 파장에 따라 이격되는 정도는 프리즘(820)이 어떠한 각도로 배치되는지에 따라, 프리즘(820, 825) 간에 얼마만큼 떨어져 배치되는지에 따라 결정된다.The light dispersing elements 820 and 825 included in the optical system 230 may be implemented as a prism. Like the diffraction gratings 340 and 345, the prisms 820 and 825 are arranged in pairs. Accordingly, while the prisms 820 and 825 can separate the laser according to the wavelength, the irradiation direction can be kept constant. The degree of separation according to the wavelength is determined according to the angle at which the prism 820 is disposed and how far apart the prisms 820 and 825 are disposed.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원부의 구성을 도시한 도면이다.9 is a diagram showing a configuration of a light source unit according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원부(210)는 광 증폭기(910), 투과파장 선택소자(920), 출력미러(930) 및 제2 미러(935)를 포함한다.Referring to FIG. 9, a light source unit 210 according to an embodiment of the present invention includes an optical amplifier 910, a transmission wavelength selection element 920, an output mirror 930, and a second mirror 935.

광 증폭기(910)는 광을 생성하여 조사하며, 광 증폭기(910)를 통과하는 광을 증폭시킨다.The optical amplifier 910 generates and irradiates light, and amplifies the light passing through the optical amplifier 910.

투과파장 선택소자(920)는 광 증폭기(910)에서 조사되어 광원부(210)에서 발진되는 레이저의 파장을 연속적으로 변화시킨다.The transmission wavelength selection element 920 continuously changes the wavelength of a laser that is irradiated from the optical amplifier 910 and oscillated from the light source unit 210.

출력미러(930) 및 제2 미러(935)는 광 증폭기(910)에서 생성된 광을 반사시켜, 광 증폭기(910)와 투과파장 선택소자(920)를 거치며 적절한 파장으로 선택되며 증폭되도록 한다.The output mirror 930 and the second mirror 935 reflect the light generated by the optical amplifier 910, pass through the optical amplifier 910 and the transmission wavelength selection element 920, and select and amplify the appropriate wavelength.

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present embodiment, and those of ordinary skill in the technical field to which the present embodiment pertains will be able to make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present embodiment. Accordingly, the present embodiments are not intended to limit the technical idea of the present embodiment, but to explain the technical idea, and the scope of the technical idea of the present embodiment is not limited by these embodiments. The scope of protection of this embodiment should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present embodiment.

100: 현미경 시스템
210: 광원부
220: 제어부
230: 광학계
240: 수광부
300: 샘플
310, 340, 345, 350, 370, 384, 810: 렌즈
312, 314, 380, 814, 816: 미러
320: 패턴 생성부
330, 335, 820, 825: 광분산 소자
360, 812, 818: 빔 스플리터
382: 필터
705: 광원
710: 스위치
720: 파장 결합기
910: 광 증폭기
920: 투과파장 선택소자
930: 출력미러
935: 제2 미러100: microscope system
210: light source unit
220: control unit
230: optical system
240: light receiving unit
300: sample
310, 340, 345, 350, 370, 384, 810: lens
312, 314, 380, 814, 816: Mirror
320: pattern generation unit
330, 335, 820, 825: optical dispersion element
360, 812, 818: beam splitter
382: filter
705: light source
710: switch
720: wavelength combiner
910: optical amplifier
920: transmission wavelength selection device
930: output mirror
935: second mirror

Claims (6)

기 설정된 파장대역 내에서 하나의 파장을 갖는 레이저를 조사하는 광원부;
상기 광원부로부터 조사된 레이저를 인가받아 서로 다른 위상값을 갖는 패턴을 생성하고, 생성된 패턴을 파장에 따라 이격시켜 샘플로 조사하는 광학계;
상기 광학계를 거쳐 샘플로부터 반사된 광을 수광하는 수광부;
상기 광원부, 광학계 및 수광부의 동작을 제어하며, 상기 수광부가 수광한 광의 간섭 패턴을 분석하여 샘플의 성질을 분석하는 제어부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 현미경 시스템.A light source unit for irradiating a laser having one wavelength within a preset wavelength band;
An optical system for generating a pattern having different phase values by receiving the laser irradiated from the light source unit, and irradiating the generated pattern with a sample by being spaced apart according to a wavelength;
A light receiving unit configured to receive light reflected from the sample through the optical system;
A control unit that controls the operation of the light source unit, the optical system and the light receiving unit, and analyzes the properties of the sample by analyzing the interference pattern of the light received by the light receiving unit
Microscope system comprising a. 제1항에 있어서,
상기 광원부는,
기 설정된 파장대역 내에서 연속적으로 파장을 변화시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 현미경 시스템.The method of claim 1,
The light source unit,
Microscope system, characterized in that the wavelength can be continuously changed within a preset wavelength band. 제1항에 있어서,
상기 광학계는,
생성된 패턴을 파장에 따라 이격시키기 위해 회절 격자(Diffraction Grating)를 포함하는 것을 특징으로 하는 현미경 시스템.The method of claim 1,
The optical system,
Microscopic system comprising a diffraction grating to separate the generated pattern according to a wavelength. 제1항에 있어서,
상기 광학계는,
생성된 패턴을 파장에 따라 이격시키기 위해 프리즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 현미경 시스템.The method of claim 1,
The optical system,
Microscopic system comprising a prism to space the generated pattern according to the wavelength. 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 광원부만을 제어하여 생성되는 패턴의 위상을 연속적으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 현미경 시스템.The method of claim 1,
The control unit,
A microscope system, characterized in that the phase of the generated pattern is continuously changed by controlling only the light source. 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 광원부 및 광학계를 제어하여 생성되는 패턴의 위상을 연속적으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 현미경 시스템.The method of claim 1,
The control unit,
A microscope system, characterized in that the phase of the pattern generated by controlling the light source unit and the optical system is continuously changed.
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