KR20220150547A - 공초점 센싱 시스템 - Google Patents

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KR20220150547A KR1020210057661A KR20210057661A KR20220150547A KR 20220150547 A KR20220150547 A KR 20220150547A KR 1020210057661 A KR1020210057661 A KR 1020210057661A KR 20210057661 A KR20210057661 A KR 20210057661A KR 20220150547 A KR20220150547 A KR 20220150547A
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Abstract

본 발명은 광원을 구비하고, 상기 광원에서 발생되는 빛을 평행 광선으로 형성시키는 광시준 조명부와, 상기 광시준 조명부에서 발생된 빛이 측정 시편으로 조사되고 난 후, 상기 측정 시편에서 반사되어 들어오는 빛을 전기적인 신호로 변환하여 상기 측정 시편에 대한 이미지를 디지털 신호 형태로 획득하는 영상 획득부와, 상기 광시준 조명부에서 상기 영상 획득부로 지나는 광경로상에 각각 배치되고, 핀홀(pin hole) 기능이 가능한 복수의 셀(cell)을 각각 구비하는 제1 광제어부와 제2 광제어부, 및 상기 제1 및 제2 광제어부에 구비되는 복수의 상기 셀을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제1 광제어부는 상기 광시준 조명부에서 나오는 빛의 광경로상에 배치되며, 상기 제2 광제어부는 상기 측정 시편에서 반사되어 나오는 빛의 광경로상에 배치되고, 상기 제어부는, 상기 제1 및 제2 광제어부에 구비되는 복수의 상기 셀이 특정 패턴으로 광학적 공초점(confocal)을 형성하도록 상기 특정 패턴에 대응하는 복수의 상기 셀을 동시에 on/off시키도록 이루어지고, 상기 영상 획득부로 빛이 들어오는 노출 시간 동안 상기 영상 획득부의 전 영역으로 빛이 조사되게 상기 특정 패턴을 변경하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 공초점 센싱 시스템을 개시한다.

Description

공초점 센싱 시스템{CONFOCAL SENSING SYSTEM}
본 발명은 디지털 광학계 방식의 공초점 센싱 시스템에 관한 것이다.
반도체 또는 FPD(Flat Panel Display)의 제조 공정에서는 광학 현미경을 이용하여, 제조 시 발생하는 결함을 검출하기 위해 촬영된 영상 정보를 많이 이용한다. 반도체 또는 FPD(Flat Panel Display)의 제조 공정이 점점 미세공정으로 바뀌면서 이에 따른 결함 검출의 정확도를 향상시키기 위해 고배율, 고해상도의 광학 이미지를 획득하는 기술과, 고속 검사에 필요한 빠른 응답 속도도 함께 요구되고 있다.
일반 현미경과 달리 공초점 현미경은 핀홀(pin hole)을 이용하여 대물렌즈의 초점에서의 빛만 광검출기로 보내주고 나머지는 걸러내게 된다. 이와 같은 방식에 의하면, 초점 이외의 빛을 걸러내어 고해상도의 이미지를 얻을 수는 있다. 하지만, X-Y 방향으로 갈바노 미러(Galvano Mirror)를 기구적으로 사용한 스캐너 방식을 이용하는 경우, 진동이 발생하게 되고, 시스템의 구성이 다소 복잡해지며, 이미지 획득에 소요되는 시간이 오래 걸린다는 단점들을 나타낸다.
또한, 최근에는 수많은 핀홀이 마련되는 원형 디스크를 회전시키는 방식도 사용되고 있지만 이는 스캐너 방식과 유사하게 기계적으로 고속 회전을 하는 동작 특성 때문에, 수명과 진동에 취약하고, 제어를 위한 구성이 다소 복잡하다는 단점을 갖는다.
또한, 종래의 DMD(Digital Micro-mirror Device)를 구비하는 디지털 방식의 광학계의 경우, 2차원 이미지 한장을 얻기 위하여 DMD(Digital Micro-mirror Device)의 셀(cell)과, CCD 카메라의 픽셀이 공액(conjugate)되어, 획득한 다수의 이미지를 다시 소프트웨어로 재조합하는 과정을 거쳐야 2차원 이미지 1장을 얻을 수 있다. 즉, 종래의 DMD가 적용되는 디지털 방식의 광학계에서는 측정 대상의 이미지를 획득하는데 시간을 다소 많이 필요로 하는 단점을 가지고 있다.
본 발명의 일 목적은, 획득하는 다수의 이미지를 재조합하는 과정을 거치지 않고도 2차원 이미지 1장을 얻을 수 있도록 구성되는 공초점 센싱 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은, 기구적으로 진동을 발생시키는 구성을 배제하고도, 2차원 이미지 또는 3차원 이미지를 획득할 수 있는 공초점 센싱 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 공초점 시스템은, 광원을 구비하고, 상기 광원에서 발생되는 빛을 평행 광선으로 형성시키는 광시준 조명부; 상기 광시준 조명부에서 발생된 빛이 측정 시편으로 조사되고 난 후, 상기 측정 시편에서 반사되어 들어오는 빛을 전기적인 신호로 변환하여 상기 측정 시편에 대한 이미지를 디지털 신호 형태로 획득하는 영상 획득부; 상기 광시준 조명부에서 상기 영상 획득부로 지나는 광경로상에 각각 배치되고, 핀홀(pin hole) 기능이 가능한 복수의 셀(cell)을 각각 구비하는 제1 광제어부와 제2 광제어부; 및 상기 제1 및 제2 광제어부에 구비되는 복수의 상기 셀을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제1 광제어부는 상기 광시준 조명부에서 나오는 빛의 광경로상에 배치되며, 상기 제2 광제어부는 상기 측정 시편에서 반사되어 나오는 빛의 광경로상에 배치되고, 상기 제어부는, 상기 제1 및 제2 광제어부에 구비되는 복수의 상기 셀이 특정 패턴으로 광학적 공초점(confocal)을 형성하도록 상기 특정 패턴에 대응하는 복수의 상기 셀을 동시에 on/off시키도록 이루어지고, 상기 영상 획득부로 빛이 들어오는 노출 시간 동안 상기 영상 획득부의 전 영역으로 빛이 조사되게 상기 특정 패턴을 변경하도록 이루어진다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 제1 광제어부는 상기 광시준 조명부로부터 들어오는 빛을 반사시켜 빛이 상기 측정 시편을 향하여 지나게 하도록 이루어지고, 상기 제2 광제어부는 상기 측정 시편에서 반사되어 나오는 빛을 반사시켜 빛이 상기 영상 획득부를 향하여 지나게 하도록 이루어질 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 제1 광제어부에서 반사되어 들어오는 상기 평행 광선을 상기 측정 시편을 향하여 반사키는 광분할부; 상기 광분할부로부터 반사된 빛이 지나면서 평행한 광선으로 형성시키는 튜브 렌즈부; 및 상기 튜브 렌즈부와 상기 측정 시편 사이에 배치되고, 상기 튜브 렌즈부로부터 들어오는 빛을 집광하여 상기 측정 시편에 조사하는 대물렌즈부를 더 포함하고, 상기 측정 시편에서 반사되어 나오는 빛은 상기 대물렌즈부, 상기 튜브 렌즈부, 상기 광분할부를 차례로 지나 상기 제2 광제어부를 향하여 흐르도록 이루어질 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 대물렌즈부와 연결되어, 상기 대물렌즈부가 상기 측정 시편과 가까워지거나 멀어지도록 상기 대물렌즈부를 상하 이동시키는 수직 이동부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 수직 이동부를 제어하여 상기 대물렌즈부를 상하 이동시키고, 상기 영상 획득부는, 상기 대물렌즈부가 상하 이동된 위치마다 상기 이미지를 획득하고, 획득한 상기 이미지를 이용하여 3차원 이미지로 생성 획득하도록 이루어질 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 광시준 조명부에서 상기 제1 광제어부로 지나는 광경로상에 배치되고, 상기 광시준 조명부에서 나오는 상기 평행 광선을 상기 제1 광제어부를 향하도록 반사시키는 제1 전반사 프리즘; 및 상기 제2 광제어부에서 상기 영상 획득부로 지나는 광경로상에 배치되며, 상기 제2 광제어부에서 반사되어 나오는 빛을 상기 영상 획득부로 향하도록 반사시키는 제2 전반사 프리즘을 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 측정 시편에 대한 저배율 이미지를 획득하도록 이루어지는 서브 영상 취득부를 더 포함하고, 상기 서브 영상 취득부는, 빛을 발생시키는 저배율 조명부; 상기 측정 시편과 상기 저배율 조명부 사이에 형성되는 광경로상에 배치되고, 상기 저배율 조명부에서 발생된 빛이 상기 측정 시편을 향하여 흐르도록 반사시키는 저배율용 광분할부; 및 상기 저배율용 광분할부에서 반사된 빛이 상기 측정 시편으로 조사되고 난 후, 상기 측정 시편에서 반사되어 들어오는 빛을 전기적인 신호로 변환하여 상기 저배율 이미지를 디지털 신호 형태로 획득하는 저배율 영상 획득부를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 제1 및 제2 광제어부에 구비되는 상기 셀은 각각 2차원 배열을 이루도록 구성되고, 상기 제어부는, 상기 특정 패턴이 상기 2차원 배열상에서 등간격 또는 비등간격 형태를 나타내도록 복수의 상기 셀을 제어하여 상기 특정 패턴을 형성 및 변경할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 제1 및 제2 광제어부는, 들어오는 빛의 경로, 광량, 위상 중 적어도 어느 하나를 제어 가능하도록 이루어질 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 제1 및 제2 광제어부는, DMD(Digital Micro-mirror Device), LCoS(Liquid Crystal on Silicon) 및 LCD(Liquid Crystal Display) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 광시준 조명부는, 상기 광원의 색상을 조정 가능하도록 이루어지며, 상기 광원은 자외선(ultraviolet)광을 포함할 수 있다.
상술한 해결수단을 통해 얻게 되는 본 발명의 효과는 다음과 같다.
공초점 센싱 시스템은, 광시준 조명부에서 나오는 빛을 제어하는 제1 광제어부와, 측정 시편에서 반사되어 들어오는 빛을 제어하는 제2 광제어부와, 제1 및 제2 광제어부에 구비되며 핀홀(pin hole) 기능을 하는 복수의 셀들이 광학적 공초점(confocal)을 형성하도록 특정 패턴에 대응하는 셀들을 동시에 on/off시키는 제어부를 포함한다. 여기에서, 제어부는, 영상 획득부의 노출 시간 동안 상기 셀들을 제어하여 상기 특정 패턴을 변경하도록 이루어진다.
이와 같은 공초점 센싱 시스템의 구성에 의하면, 광을 제어하는 구성이 제1 및 제2 광제어부와 같이 두 개로 이루어지며, 측정 시편에 대한 1장의 이미지를 획득하는 과정에서, 별개로 획득되는 복수의 이미지를 재조합하지 않고, 제어부를 통해 제1 및 제2 광제어부의 셀들을 제어하는 것으로 획득 가능하다. 이에 따라, 1장의 이미지를 획득하기 위해 소요되는 시간을 크게 단축시킬 수 있으므로, 이미지 획득 기능의 고속화를 달성할 수 있다.
또한, 종래의 공초점 센싱 시스템에 구비되어 진동을 발생시키는 구성들을 포함하지 않으므로, 영상 획득부에서 이미지를 획득하는 동안 기구적인 진동이 발생하지 않는다. 이에 따라, 공초점 센싱 시스템에서 발생하는 진동을 최소화하여 획득되는 영상의 품질을 향상시킬 수 있다. 아울러, 종래의 공초점 센싱 시스템에 구비되었던 갈바노 미러(Galvano Mirror) 또는 원형 회전판 등의 구성을 배제하여, 공초점 센싱 시스템의 제조 비용을 크게 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공초점 센싱 시스템의 구성을 개념적으로 보인 도면이다.
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 공초점 센싱 시스템의 다른 일 예에 따른 구성을 각각 개념적으로 보인 도면들이다.
도 4는 도 1에 도시된 제1 광제어부와 제2 광제어부에 구비되는 복수의 셀의 일 예를 개념적으로 보인 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 공초점 센싱 시스템의 또 다른 일 예에 따른 구성을 개념적으로 보인 도면이다.
이하, 본 발명에 관련된 공초점 센싱 시스템(100)에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공초점 센싱 시스템(100)의 구성을 개념적으로 보인 도면이다. 도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 공초점 센싱 시스템(100)의 다른 일 예에 따른 구성을 각각 개념적으로 보인 도면들이다. 도 4는 도 1에 도시된 제1 광제어부(130)와 제2 광제어부(140)에 구비되는 복수의 셀(130a,140a)의 일 예를 개념적으로 보인 도면이다.
먼저 도 1을 참조하면, 공초점 센싱 시스템(10)은 측정 시편(10)에 대한 2차원 또는 3차원 이미지를 획득하도록 구성된다.
공초점 센싱 시스템(100)은, 광시준 조명부(110), 영상 획득부(120), 제1 광제어부(130), 제2 광제어부(140) 및 제어부(150)를 포함한다.
광시준 조명부(110)는, 광원(미도시)을 구비하며, 상기 광원에서 발생되는 빛(L)을 평행 광선으로 형성시키도록 이루어진다. 상기 광시준 조명부(110)는, 상기 광원의 색상을 조정 가능하도록 이루어질 수 있다. 또한, 광시준 조명부(110)에 구비되는 상기 광원은 자외선(ultraviolet)광을 포함할 수 있다. 광시준 조명부(110)는 RGB로 구성된 LED 또는 레이저 광원을 사용하여 상기 광원의 색상을 조정할 수 있다.
영상 획득부(120)는, 상기 측정 시편(10)에서 반사되어 들어오는 빛을 전기적인 신호로 변환하여 측정 시편(10)에 대한 이미지를 디지털 신호 형태로 획득하도록 이루어진다. 공초점 센싱 시스템(100)에서, 광시준 조명부(110)에서 발생된 빛은 측정 시편(10)으로 조사되고, 측정 시편(10)에 조사되고 난 후 영상 획득부(120)로 흐르도록 광경로를 형성한다.
상기 영상 획득부(120)는 CCD 카메라 또는, CMOS 이미지 센서를 구비하는 CMOS 카메라로 이루어질 수 있다.
제1 광제어부(130)와 제2 광제어부(140)는 상기 광시준 조명부(110)에서 영상 획득부(120)로 지나는 광경로상에 각각 배치된다. 제1 광제어부(130)와 제2 광제어부(140)는, 도 4에 도시된 바와 같이 각각 핀홀(pin hole) 기능이 가능한 복수의 셀(cell; 130a,140a)을 구비한다.
또한, 제1 및 제2 광제어부(130,140)는, 들어오는 빛의 경로, 광량, 위상 중 적어도 어느 하나를 제어 가능하도록 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 광제어부(130,140)는 DMD(Digital Micro-mirror Device), LCoS(Liquid Crystal on Silicon) 및 LCD(Liquid Crystal Display) 등의 광학소자로 이루어질 수 있다.
여기에서, 제1 광제어부(130)는 광시준 조명부(110)에서 나오는 빛의 광경로상에 배치되고, 제2 광제어부(140)는 측정 시편(10)에서 반사되어 나오는 빛의 광경로상에 배치된다. 즉, 본 발명의 공초점 센싱 시스템(100)은 제1 광제어부(130)와 제2 광제어부(140)를 이용하여, 광시준 조명부(110)에서 나오는 빛과, 광시준 조명부(110)에서 나와 측정 시편(10)에 조사된 후, 측정 시편(10)에서 반사되어 나오는 빛에 대한 제어가 모두 이루어질 수 있다.
예를 들어, 제1 광제어부(130)는, 광시준 조명부(110)로부터 들어오는 빛을 반사시켜 측정 시편(10)을 향하여 지나게 하도록 이루어질 수 있다.
제2 광제어부(140)는, 측정 시편(10)에서 반사되어 나오는 빛을 반사시키고, 반사된 빛이 상기 영상 획득부(120)를 향하여 지나게 하도록 이루어질 수 있다. 제2 광제어부(140)와 영상 획득부(120) 사이에 형성되는 광경로상에는 제2 광제어부(140)에서 반사되어 나오는 빛을 집광하는 집광렌즈(165)가 마련될 수 있다.
제어부(150)는 상기 제1 광제어부(130)와 제2 광제어부(140)에 구비되는 복수의 상기 셀(130a,140a)을 제어하도록 이루어진다.
제어부(150)는, 제1 광제어부(130)와 제2 광제어부(140)에 구비되는 상기 복수의 셀(130a,140a)이 특정 패턴으로 광학적 공초점(confocal)을 형성하도록 상기 특정 패턴에 대응하는 셀(130a,140a)을 동시에 on/off시키도록 이루어진다.
여기에서, 제어부(150)는, 영상 획득부(120)의 조리개가 개방되어 빛이 들어오는 노출 시간 동안 영상 획득부(120)의 전 영역으로 빛이 조사되게, 상기 셀(130a,140a)을 제어하여 상기 특정 패턴을 변경하도록 이루어진다.
이와 같은 공초점 센싱 시스템(100)의 구성에 의하면, 광시준 조명부(110)에서 발생된 광을 제어하는 구성이 제1 광제어부(130)와 제2 광제어부(140)와 같이 두 개로 이루어진다. 그리고, 공초점 센싱 시스템(100)을 이용하여 측정 시편(10)에 대한 1장의 이미지를 획득하는 과정에서, 종래와 같이 별개로 획득되는 복수의 이미지를 재조합하지 않고, 제어부(150)를 통해 제1 및 제2 광제어부(130,140)의 셀들(130a,140a)을 제어하는 것으로 획득 가능하다. 이에 따라, 1장의 2차원 이미지 또는 3차원 이미지를 획득하기 위해 소요되는 시간을 종래에 비해 크게 단축시킬 수 있으므로, 이미지 획득 기능의 고속화를 달성할 수 있다.
또한, 본 발명의 공초점 센싱 시스템(100)은 종래의 공초점 센싱 시스템에 구비되어 진동을 발생시키는 구성들을 포함하지 않는다. 이에 따라, 영상 획득부(120)에서 이미지를 획득하는 동안 기구적인 진동이 발생하지 않는다. 결과적으로, 공초점 센싱 시스템(100)에서 발생하는 진동을 최소화하여 획득되는 영상의 품질을 향상시킬 수 있다. 아울러, 종래의 공초점 센싱 시스템에 구비되었던 갈바노 미러(Galvano Mirror) 또는 원형 회전판 등의 구성을 배제하여, 공초점 센싱 시스템의 제조 비용을 크게 줄일 수 있다.
한편, 제1 광제어부(130)와 제2 광제어부(140)에 구비되는 셀(130a,140a)은 도 4에 도시된 바와 같이 각각 2차원 배열을 이루도록 구성될 수 있다.
여기에서, 상기 제어부(150)는, 상기 특정 패턴이 상기 2차원 배열상에서 등간격 또는 비등간격 형태를 나타내도록 복수의 셀(130a,140a)을 제어하여 상기 특정 패턴을 형성 및 변경할 수 있다.
한편, 공초점 시스템(100)은 광분할부(161), 튜브 렌즈부(162), 대물렌즈부(163)를 더 포함할 수 있다.
광분할부(161)는 제1 광제어부(130)에서 반사되어 들어오는 상기 평행 광선을 측정 시편(10)을 향하여 반사시키도록 이루어진다.
튜브 렌즈부(162)는 광분할부(161)로부터 반사된 빛이 지나는 위치에 배치되며, 광분할부(161)로부터 반사된 빛이 지나면서 평행한 광선으로 형성시키도록 이루어진다. 튜브 렌즈부(162)는 광분할부(161)와 측정 시편(10) 사이에 형성되는 광경로상에 배치된다.
대물렌즈부(163)는 튜브 렌즈부(162)와 측정 시편(10) 사이에 배치되며, 튜브 렌즈부(162)로부터 들어오는 빛을 집광하여 측정 시편(10)에 조사하도록 이루어진다. 대물렌즈부(163)는 튜브 렌즈부(162)와 함께 광분할부(161)와 측정 시편(10) 사이에 형성되는 광경로상에 배치된다. 대물렌즈부(163)는 측전 시편(10)과 인접한 위치에 배치된다.
이와 같은 공초점 센싱 시스템(100)의 구성에 의하면, 측정 시편(10)에서 반사되어 나오는 빛은 대물렌즈부(163), 튜브 렌즈부(162), 광분할부(161)를 차례로 지나 상기 제2 광제어부(140)를 향하여 흐르도록 이루어진다.
한편, 공초점 센싱 시스템(100)은 수직 이동부(164)를 더 포함할 수 있다.
수직 이동부(164)는, 대물렌즈부(163)와 연결되고, 대물렌즈부(163)가 상기 측정 시편(10)과 가까워지거나 멀어지도록 상기 대물렌즈부(163)를 상하 이동시키도록 이루어질 수 있다. 수직 이동부(164)를 상하 이동시키는 제어는 상기 제어부(150)에 의해 이루어질 수 있다.
여기에서 영상 획득부(120)는, 대물렌즈부(163)가 상하 이동된 위치마다 상기 이미지를 획득하고, 획득한 상기 이미지를 이용하여 3차원 이미지로 생성 획득하도록 이루어질 수 있다.
한편, 공초점 센싱 시스템(100)은 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 전반사 프리즘(171) 및 제2 전반사 프리즘(172)을 더 포함할 수 있다. 참고로, 전반사 프리즘(total reflection prism)은 내부 전반사 현상을 써서 빛의 진행 방향을 조절하는 프리즘을 의미한다.
제1 전반사 프리즘(171)은, 광시준 조명부(110)에서 상기 제1 광제어부(130)로 지나는 광경로상에 배치되고, 상기 광시준 조명부(110)에서 나오는 상기 평행 광선을 상기 제1 광제어부(130)를 향하도록 반사시킨다.
제2 전반사 프리즘(172)은, 제2 광제어부(140)에서 영상 획득부(120)로 지나는 광경로상에 배치되고, 제2 광제어부(140)에서 반사되어 나오는 빛을 영상 획득부(120)로 향하도록 반사시킨다.
이와 달리, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1 및 제2 반사 프리즘(171,172)을 구비하지 않는 경우, 제2 광제어부(140), 집광렌즈(165) 및 영상 획득부(120)는 동축이 아닌 사선으로 비축을 갖도록 이루어진다. 상기 제1 및 제2 반사 프리즘(171,172)을 이용하여 공초점 센싱 시스템(100)상에서의 영상 획득부(120)의 배치를 보다 다양하게 구현시킬 수 있다.
한편, 도 3을 참조하면, 상기 광분할부(161)와 상기 제1 광제어부(130)사이에는 광시준 조명부(110)에서 발생된 빛을 제1 광제어부(110)를 향하도록 반사시키는 제1 광분할기(161a)가 배치될 수 있다. 또한, 광분할부(161)와 상기 제2 광제어부(140)사이에는 제2 광제어부(140)에서 반사된 빛이 상기 영상 획득부(120)로 향하도록 반사시키는 제2 광분할기(161b)가 배치될 수 있다.
이하, 상기 공초점 센싱 시스템(100)의 또 다른 일예에 대하여 도 1 내지 도 4와 함께 도 5를 더 참조하여 설명한다.
도 5는 도 1에 도시된 공초점 센싱 시스템(100)의 또 다른 일 예에 따른 구성을 개념적으로 보인 도면이다.
도 5를 참조하면, 공초점 센싱 시스템(100)은, 서브 영상 취득부(180)를 더 포함할 수 있다.
서브 영상 취득부(180)는, 저배율 조명부(181), 저배율용 광분할부(182) 및 저배율 영상 획득부(183)를 포함할 수 있다.
저배율 조명부(181)는 빛을 발생시키도록 이루어진다. 저배율 조명부(181)는 상기 빛을 색상을 조정하도록 이루어질 수 있다. 또한 저배율 조명부(181)에서 발생되는 빛은 자외선(ultraviolet)광을 포함할 수 있다.
저배율용 광분할부(182)는 상기 측정 시편(10)과 상기 저배율 조명부(181) 사이에 형성되는 광경로상에 배치되고, 상기 저배율 조명부(181)에서 발생된 빛이 측정 시편(10)을 향하여 흐르도록 반사시킨다. 저배율 조명부(181)와 저배율용 광분할부(182) 사이에 형성되는 광경로상에는 저배율 조명부(181)에서 발생하는 빛을 집광하는 집광렌즈(165)가 구비될 수 있다.
저배율 영상 획득부(183)는, 저배율용 광분할부(182)에서 반사된 빛이 측정 시편(10)으로 조사되고 난 후, 측정 시편(10)에서 반사되어 들어오는 빛을 전기적인 신호로 변환하여 상기 저배율 이미지를 디지털 신호 형태로 획득하도록 이루어진다.
서브 영상 취득부(180)는, 상기 측정 시편(10)에서 반사되어 저배율용 광분할부(182)에서 반사되어 들어오는 빛을 상기 저배율 영상 획득부(183)를 향하여 반사시키는 광분할기(182a)를 구비할 수 있다.
상기 공초점 센싱 시스템(100)에 구비되는 서브 영상 취득부(180)의 구성에 의하면, 측정 시편(10)의 촬영 부위에 대한 정밀한 위치 제어가 가능하므로, 측정 시편(10)에 대한 이미지 획득 과정을 보다 효과적으로 수행할 수 있다.
전술한 내용은 단지 예시적인 것에 불과하며, 설명된 실시예들의 범주 및 기술적 사상을 벗어남이 없이, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 수정들이 이루어질 수 있다. 전술한 실시예들은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 구현될 수 있다.
100 : 공초점 센싱 시스템
110 : 광시준 조명부
120 : 영상 획득부
130 : 제1 광제어부
130a : 셀
140 : 제2 광제어부
140a : 셀
150 : 제어부
161 : 광분할부
161a : 제1 광분할기
161b : 제2 광분할기
162 : 튜브 렌즈부
163 : 대물렌즈부
164 : 수직 이동부
165 : 집광렌즈
171 : 제1 전반사 프리즘
172 : 제2 전반사 프리즘
180 : 서브 영상 취득부
181 : 저배율 조명부
182 : 저배율용 광분할부
182a : 광분할기
183 : 저배율 영상 획득부
184 : 집광렌즈

Claims (10)

  1. 광원을 구비하고, 상기 광원에서 발생되는 빛을 평행 광선으로 형성시키는 광시준 조명부;
    상기 광시준 조명부에서 발생된 빛이 측정 시편으로 조사되고 난 후, 상기 측정 시편에서 반사되어 들어오는 빛을 전기적인 신호로 변환하여 상기 측정 시편에 대한 이미지를 디지털 신호 형태로 획득하는 영상 획득부;
    상기 광시준 조명부에서 상기 영상 획득부로 지나는 광경로상에 각각 배치되고, 핀홀(pin hole) 기능이 가능한 복수의 셀(cell)을 각각 구비하는 제1 광제어부와 제2 광제어부; 및
    상기 제1 및 제2 광제어부에 구비되는 복수의 상기 셀을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제1 광제어부는 상기 광시준 조명부에서 나오는 빛의 광경로상에 배치되며,
    상기 제2 광제어부는 상기 측정 시편에서 반사되어 나오는 빛의 광경로상에 배치되고,
    상기 제어부는, 상기 제1 및 제2 광제어부에 구비되는 복수의 상기 셀이 특정 패턴으로 광학적 공초점(confocal)을 형성하도록 상기 특정 패턴에 대응하는 복수의 상기 셀을 동시에 on/off시키도록 이루어지고, 상기 영상 획득부로 빛이 들어오는 노출 시간 동안 상기 영상 획득부의 전 영역으로 빛이 조사되게 상기 특정 패턴을 변경하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 공초점 센싱 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광제어부는 상기 광시준 조명부로부터 들어오는 빛을 반사시켜 빛이 상기 측정 시편을 향하여 지나게 하도록 이루어지고,
    상기 제2 광제어부는 상기 측정 시편에서 반사되어 나오는 빛을 반사시켜 빛이 상기 영상 획득부를 향하여 지나게 하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 공초점 센싱 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 광제어부에서 반사되어 들어오는 상기 평행 광선을 상기 측정 시편을 향하여 반사시키는 광분할부;
    상기 광분할부로부터 반사된 빛이 지나면서 평행한 광선으로 형성시키는 튜브 렌즈부; 및
    상기 튜브 렌즈부와 상기 측정 시편 사이에 배치되고, 상기 튜브 렌즈부로부터 들어오는 빛을 집광하여 상기 측정 시편에 조사하는 대물렌즈부를 더 포함하고,
    상기 측정 시편에서 반사되어 나오는 빛은 상기 대물렌즈부, 상기 튜브 렌즈부, 상기 광분할부를 차례로 지나 상기 제2 광제어부를 향하여 흐르도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 공초점 센싱 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 대물렌즈부와 연결되어, 상기 대물렌즈부가 상기 측정 시편과 가까워지거나 멀어지도록 상기 대물렌즈부를 상하 이동시키는 수직 이동부를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 수직 이동부를 제어하여 상기 대물렌즈부를 상하 이동시키고,
    상기 영상 획득부는, 상기 대물렌즈부가 상하 이동된 위치마다 상기 이미지를 획득하고, 획득한 상기 이미지를 이용하여 3차원 이미지로 생성 획득하도록 이루어지는 공초점 센싱 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 광시준 조명부에서 상기 제1 광제어부로 지나는 광경로상에 배치되고, 상기 광시준 조명부에서 나오는 상기 평행 광선을 상기 제1 광제어부를 향하도록 반사시키는 제1 전반사 프리즘; 및
    상기 제2 광제어부에서 상기 영상 획득부로 지나는 광경로상에 배치되며, 상기 제2 광제어부에서 반사되어 나오는 빛을 상기 영상 획득부로 향하도록 반사시키는 제2 전반사 프리즘을 더 포함하는 공초점 센싱 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 측정 시편에 대한 저배율 이미지를 획득하도록 이루어지는 서브 영상 취득부를 더 포함하고,
    상기 서브 영상 취득부는,
    빛을 발생시키는 저배율 조명부;
    상기 측정 시편과 상기 저배율 조명부 사이에 형성되는 광경로상에 배치되고, 상기 저배율 조명부에서 발생된 빛이 상기 측정 시편을 향하여 흐르도록 반사시키는 저배율용 광분할부; 및
    상기 저배율용 광분할부에서 반사된 빛이 상기 측정 시편으로 조사되고 난 후, 상기 측정 시편에서 반사되어 들어오는 빛을 전기적인 신호로 변환하여 상기 저배율 이미지를 디지털 신호 형태로 획득하는 저배율 영상 획득부를 포함하는 공초점 센싱 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 광제어부에 구비되는 상기 셀은 각각 2차원 배열을 이루도록 구성되고,
    상기 제어부는, 상기 특정 패턴이 상기 2차원 배열상에서 등간격 또는 비등간격 형태를 나타내도록 복수의 상기 셀을 제어하여 상기 특정 패턴을 형성 및 변경하는 것을 특징으로 하는 공초점 센싱 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 광제어부는, 들어오는 빛의 경로, 광량, 위상 중 적어도 어느 하나를 제어 가능하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 공초점 센싱 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 광제어부는, DMD(Digital Micro-mirror Device), LCoS(Liquid Crystal on Silicon) 및 LCD(Liquid Crystal Display) 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공초점 센싱 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 광시준 조명부는, 상기 광원의 색상을 조정 가능하도록 이루어지며,
    상기 광원은 자외선(ultraviolet)광을 포함하는 것을 특징으로 하는 공초점 센싱 시스템.
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