WO2011126219A2 - 공초점 현미경구조를 이용한 측정대상물의 영상획득방법 및 시스템 - Google Patents

공초점 현미경구조를 이용한 측정대상물의 영상획득방법 및 시스템 Download PDF

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WO2011126219A2
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김태욱
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에스엔유프리시젼 주식회사
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
    • G02B21/002—Scanning microscopes
    • G02B21/0024—Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
    • G02B21/0052—Optical details of the image generation

Definitions

  • the present invention relates to a method for acquiring an image of a measurement object using a confocal microscope structure, and more particularly, an acquisition signal that varies depending on optical properties such as reflectivity, roughness, and reflection angle, which are optical characteristics of each scanning position surface of light to be scanned into the measurement object to be scanned.
  • the present invention relates to an image acquisition method and system using a confocal microscope structure that can improve measurement accuracy by scanning and controlling the intensity of light in an acoustic optical deflector so as to level the difference as much as possible.
  • confocal microscopy uses light from a point source with a laser as a light source to confocal the focus of the sample and onto the photodetector slit or pinhole, so that portions other than the focal plane are light.
  • the resolution of the focal plane is 1.4 times higher than that of a conventional fluorescence microscope, and a pinhole or slit mask is installed on the optical axis to focus the light passing through or reflected from the sample.
  • two-dimensional images can be reconstructed into three-dimensional or three-dimensional images again using certain software, so that images of XZ sections that were not previously observed can be observed and are bulky.
  • the shape of the structure can be reconstructed through a confocal microscope to easily obtain the image in the desired direction.
  • Such a confocal microscope employs an optical deflector such as a scan mirror (galvanometer), a MEMS device or an acoustic optical deflector to deflect the light to the scan position to be scanned on the XY plane of the sample.
  • an optical deflector such as a scan mirror (galvanometer), a MEMS device or an acoustic optical deflector to deflect the light to the scan position to be scanned on the XY plane of the sample.
  • the scan mirror (galvanometer) is a mirror (reflective mirror) attached to the rotating axis, there is an advantage that can be driven relatively high speed with a simple structure, MEMS (micoroelectromechanical systems) is a compact, high-speed integration of this reflecting mirror structure It is.
  • the acoustic optical deflector is a widely used means for deflecting incident light, and may be formed of a piezoelectric transducer (a) and a medium (b) as shown in FIG. 1.
  • the piezoelectric transducer (a) when an RF signal having a predetermined frequency allocated from the controller is transmitted through the RF modulator, the piezoelectric transducer (a) pressurizes the medium (b) according to the frequency transmitted by the RF signal and the wavelength ⁇ Acoustic waves c are generated and propagated into the medium b.
  • This change in refractive index can be thought of as a diffraction grating and diffracts the incident light as if it diffracts (Bragg diffraction) X-rays at atoms on the crystal surface.
  • the deflection angle ⁇ of the incident light caused by the acoustic wave c may be expressed as follows.
  • the deflection angle ⁇ of the incident light can be changed by adjusting the frequency f of the acoustic wave c.
  • the frequency f of this acoustic wave c can be determined by controlling the frequency of the RF signal.
  • the acoustic optical deflector operated on the same principle, it is possible to control the incident light to be deflected in the scanning direction on the XY plane of the measurement object to be scanned, and to obtain light from each scan position to obtain an image of the measurement object to be scanned. .
  • each scan position of the measurement object is different in height from each scan position (unit pixel), and the height measurement is completed by scanning step by step focusing on the height of any part of the measurement object.
  • the focus of the light scanned through the scanning optical system 1 is accurately formed on the surface of each scan position of the scan area 2 of the measurement object, the focus of the light reflected from each scan position is also slit. It is precisely formed in the slit of the mask 3 so that light can be obtained through the photodetector 4.
  • the optical focus formed in the slit of the slit mask 3 also does not coincide with the photodetector 4.
  • the light obtained from) is obtained with light having a relatively low intensity.
  • the overall height of the scan area (3D shape) is obtained by forming the entire scan area image by combining the light detected from the scan positions having different heights.
  • the difference between the highest signal value and the minimum signal value detected for each scan position varies depending on the surface of reflectance, roughness, and reflection angle of each scan position.
  • the intensity of light is measured for each scan position according to the portion of the measurement object to be scanned, and based on this, scanning while changing the light output of the light source directly when scanning the light at each scan position This has been proposed.
  • the proposed method can improve the measurement accuracy, the overall process time is increased because the intensity of light generated from the light source must be adjusted according to the reflectivity of each scan position based on the initial scan after performing the initial scan.
  • An object of the present invention is to solve such a conventional problem.
  • the present invention provides a method and system for acquiring an object to be measured using a confocal microscope structure that can improve the measurement accuracy of the scan area by adjusting the intensity of light to be scanned according to the intensity of light detected from the scan position.
  • the object of the present invention is to measure light using a confocal microscope structure in which light is generated from an upper portion of a measurement object, and an image is scanned by deflecting light sequentially on an XY plane of a scan area using an acoustic optical deflector.
  • the light is generated through a microscope light source, and the generated light is input to the optical path of the scanning unit so that the generated light is irradiated to the entire scan area, and the camera acquires and analyzes the entire image of the scan area.
  • the light detection signal selected from the plurality of light detection signals of each scan position in the image acquisition step may be a light detection signal when the voltage of the light detector is at the maximum voltage.
  • mapping information stored in the information setting step may be input from the outside.
  • the optical characteristic of each scan location surface may be at least one of reflectivity, roughness, and reflection angle of each scan location surface.
  • the above object is, according to another embodiment of the present invention, in the image acquisition system of the measurement object using a confocal microscope structure, which is located above the measurement object, generates light and outputs it to the scan area to be scanned among the measurement object A light source unit;
  • the light output from the light source unit is deflected to be outputted, and the deflected light is deflected onto the XY plane of the scan area, including an acoustic optical deflector, the intensity of which is adjusted according to the transmitted acoustic intensity information.
  • a deflection unit which is controlled to be;
  • a scanning unit which receives the light deflected and output through the deflection unit and scans the light to each scan position, and the light reflected from each scan position is input;
  • a microscope unit for generating light, the microscope unit for inputting the generated light onto the optical path of the scanning unit so as to irradiate the entire scanning area to obtain an entire image of the scanning area;
  • An optical splitter installed in the scanning unit to transmit light input from the deflection unit and reflect light input from each scan position;
  • a light detecting unit positioned at a side of the scanning unit to detect light reflected through the light splitting unit;
  • the deflection unit is controlled so that light is deflected on the XY plane of the scan area, and the mapping information is set by analyzing the intensity of light at each scan location of the scan area through the entire image obtained through the microscope unit.
  • a controller unit for forming a is achieved by the image acquisition system of the measurement object using a confocal microscope structure comprising a.
  • the light splitter may be a half mirror or a polarizing beam splitter.
  • the scanning unit may include a light splitter, a scan lens, a tube lens, a quarter wave plate, and an objective lens
  • the light input from the light source unit may include the light splitter, scan lens, tube lens, and quarter wave plate.
  • an object lens is scanned to each scan position, and the light reflected from each scan position is reflected by the light splitter through the objective lens, the quarter wave plate, the tube lens, and the scan lens.
  • the light detecting unit passes through a first condensing lens for receiving the light reflected by the light splitter to generate the focused light, a light receiving mask for receiving the light focused from the first condensing lens, and the light receiving mask It may include a photo detector for receiving a light to convert the intensity of the light into an electrical signal.
  • a slit or pinhole may be formed in the light receiving mask so that the light focused in the first condensing lens passes.
  • the deflection unit is preferably controlled by including one acoustic optical deflector and one optical deflector to deflect light onto the XY plane of the scan area.
  • optical deflector may be positioned on an optical path of light transmitted from the light source unit through the light splitter.
  • the optical deflector may be any one of a scan mirror, a galvanometer or a MEMS mirror.
  • the deflection unit may be provided with a pair of acoustic optical deflectors so as to deflect light onto the XY plane of the scan area, and may be controlled respectively.
  • the light receiving mask is preferably controlled to move in synchronization with the light deflected on the XY plane by the pair of acoustic optical deflectors.
  • the microscope unit may include a first light splitter disposed between the quarter-wave plate of the scanning unit and the tube lens to reflect the light inputted to the entire scan area, and to generate and output light. And a second light splitter configured to reflect light emitted from the microscope light source to the first light splitter, to transmit light reflected from the first light splitter, and to pass through the second light splitter. It may include a camera to image the light to obtain the entire image of the scan area.
  • the controller unit may further include an image analyzer which analyzes and transmits the intensity of light at each scan position of the scan area from the image acquired from the camera, and the intensity of the light transmitted from the image analyzer at each scan position.
  • a mapping information setting unit configured to set the information and mapping the position information of each scan position, a mapping information loading unit which loads the stored mapping information according to an external control signal, and transmits the stored mapping information to the information setting unit, and each scan according to the loaded mapping information.
  • An information setting unit including sound intensity information setting unit for setting the sound intensity information so as to adjust the intensity of the light deflected to the position and transmitting the sound intensity information to the acoustic optical deflector; and recording an image of each scan position based on the transmitted light detection signal. It may include an image forming unit for forming the entire image of the scan area.
  • the scanning of the light in accordance with the intensity of the light detected from each scan position to correspond to the difference in the brightness of the image by the detection signal difference that varies depending on the surface information such as the reflectivity, roughness and reflection angle of each scan position of the scan area Provided are an image acquisition method and system for measuring an object using a confocal microscope structure capable of improving the measurement accuracy of a scan area by acquiring an image by adjusting the intensity.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an acoustic optical deflection unit
  • 2 is a conversion diagram of light input to an acoustic optical deflection unit
  • FIG. 5 is a schematic diagram of an image acquisition system of a measurement object using a confocal microscope structure according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a detailed view of the controller unit of FIG. 5;
  • FIG. 7 is an algorithm of an image acquisition method of a measurement object using the system of FIG. 5;
  • 10 is a graph showing the magnitude of the light detection signal according to the change in the Z-axis separation distance of each scan position obtained by setting the sound intensity information according to the mapping information;
  • FIG. 11 is an image obtained according to the graph result of FIG. 10.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of an image acquisition system of a measurement object using a confocal microscope structure according to the first embodiment of the present invention.
  • the image acquisition system of the measurement object using the confocal microscope structure is a light source unit 10, a deflection unit 20, a scanning unit 30, a light detection unit 40, a controller unit It comprises a 50 and the microscope unit 60.
  • the light source unit 10 may be positioned above the scan area of the measurement object T and may include a light source 11 and an optical expander 12.
  • the measurement object T may be positioned on a predetermined stage, and the stage may be controlled to be movable in the Z direction by a predetermined driving means.
  • the light source 11 is a laser provided with a He-Ne laser or a diode laser to generate light to output light in the Z-axis direction of the measurement target T.
  • the optical expander 12 is positioned in front of the light source 11 to perform spatial filtering of the light output from the light source 12 to deform and expand the light.
  • the deflection unit 20 includes an acoustic optical deflector 21 for deflecting the input light in the X-axis direction or the Y-axis direction, and a deflection in one axial direction different from the deflection axial direction from the acoustic optical deflector 21. It may be configured to include an optical deflector 22.
  • the light input from the light source 12 may be deflected through the deflection unit 20 onto the XY plane of the scan area.
  • the acoustic optical deflector 21 is a predetermined angle by the piezoelectric actuator to press the medium at a predetermined period in accordance with the acoustic frequency transmitted from the controller unit 50 to be described later as in the prior art at a predetermined angle In the first axis direction.
  • the piezoelectric actuator may adjust the intensity of the input light by pressing the medium part to a predetermined intensity according to the sound intensity information transmitted from the controller unit 50.
  • the light intensity I of the acoustic optical deflector 21 has a relationship with the acoustic intensity P of the transmitted acoustic intensity information.
  • I 0 is the intensity of the input light
  • I 1 is the intensity of the output light
  • P is the acoustic intensity
  • M, H, L are the characteristic constants of the acoustic optical deflector
  • ⁇ 0 is the wavelength of the input light.
  • the optical deflector 22 may be any one of a scan mirror, a galvano mirror or a MEMS mirror, and deflects light input and driven by predetermined driving information transmitted from the controller unit 50 to be described later to a second axis. It is prepared to.
  • the light may be deflected on the XY plane of the scan area through the acoustic optical deflector 21 and the optical deflector 22, and in particular, the intensity of light deflected through the acoustic optical deflector 21 may be adjusted and output. Can be.
  • the scanning unit 30 includes a housing 30A, and includes a light splitter 31, a scan lens 32, a tube lens 33, 1 / from the direction of the light source unit 10 inside the housing 30A.
  • the four-wavelength plate 34 and the objective lens 35 are sequentially installed and may be installed to be movable in the Z direction by a predetermined driving means.
  • the light deflected through the acoustic optical deflector 21 passes through the light splitter 31, the scan lens 32, the tube lens 33, the quarter wave plate 34, and the objective lens 35. Scanned to the scan position, the light reflected from each scan position is reflected by the optical splitter 31 through the objective lens 35, the quarter-wave plate 34, the tube lens 33, the scan lens 32 .
  • the light splitter 31 may be formed of any one of a half mirror or a polarizing beam splitter (PBS) to separate transmittance and reflectance according to a wavelength.
  • PBS polarizing beam splitter
  • the optical splitter 31 is positioned between the acoustic optical deflector 21 and the optical deflector 22, and the optical splitter 31 transmits the light that is deflected from the acoustic optical deflector 21 and inputs the scan.
  • the light input from the region may be reflected by changing wavelengths while passing through the quarter-wave plate 34.
  • the light from the light source unit 10 to the scan area and the light input from the scan area can be separated through the light splitter 31 and the quarter wave plate 34.
  • the scan lens 32 is installed so that the light deflected through the optical deflector 22 focuses on the image plane 32a, and the light focused on the image plane 32a passes through the tube lens 33 in parallel. It is installed to be output as light and transmitted to the objective lens (35).
  • the light deflected by the acoustooptic deflector 21 can be accurately transmitted to the objective lens 35 through the scan lens 32 and the tube lens 33.
  • the light detecting unit 40 includes a first light collecting lens 41, a light receiving mask 42, and a light detector 43 to detect light reflected from each scan position of the scan area.
  • the first condenser lens 41 receives the light reflected through the above-described quarter wave plate 34 to generate focused light.
  • the light receiving mask 42 may be a slit mask having a slit 42a or a pinhole mask (not shown) having a pin hole as shown in the drawing.
  • the first light collecting lens may be formed through the slit 42a or the pinhole.
  • the light focused at 41 can be received.
  • the photodetector 43 is provided with a photodiode or the like and receives the light passing through the slit 42a of the light receiving mask 42 to convert the light intensity into an electric signal.
  • the microscope unit 60 includes a first light splitter 61, a microscope light source 62, a diffusion lens 63, a second light splitter 64, and an image acquisition unit 65.
  • first light splitter 61 and the second light splitter 64 may be provided in the same configuration as the above-described light splitter 31, and in this embodiment, are provided with a half mirror.
  • the first light splitter 63 is installed between the tube lens 33 and the quarter wave plate 34 to input light output through the microscope light source 62 onto the optical path of the scanning unit 30.
  • the light may be irradiated to the entire scan area, and may be reflected so that the image acquisition unit 65 acquires the light reflected from the scan area.
  • the microscope light source 62 is formed of a member corresponding to the laser unit 11 and the like of the light source unit 10 described above and configured to output light, and the diffusion lens 63 diffuses the light output from the microscope light source 61. It is installed to make.
  • the second light splitter 64 reflects the light output from the microscope light source 62 to the first light splitter 61, and is installed to transmit the light transmitted from the first light splitter 61.
  • the image acquisition unit 65 includes a second condenser lens 65B for condensing the light transmitted through the second light splitter 64 and a camera 65A for receiving the condensed light to acquire the entire scan area image. It is composed.
  • the microscope unit 60 irradiates light to the entire scan area by using the optical path of the scanning unit 30, thereby quickly obtaining the entire scan area image.
  • the controller unit 50 includes an information setting unit 51, an image analyzing unit 52, a mapping information setting unit 53, a mapping information loading unit 54, and an image forming unit ( 55).
  • the information setting unit 51 includes an acoustic frequency information setting unit 51A, an acoustic intensity information setting unit 51B, and a driving information setting unit 51C.
  • the acoustic frequency information setting unit 51A may set acoustic frequency information which is a control signal of the deflection angle of the acoustic optical deflector 21, and the driving information setting unit 51C is a deflection angle control signal of the optical deflector 22. Drive information can be set.
  • the sound intensity information setting unit 51B may set the sound intensity information, which is a control signal for controlling the intensity of light output through the acoustic optical deflector 21.
  • each information set in each setting unit is set by the administrator or based on mapping information of the scan area loaded by the mapping information loading unit 54 to be described later by a predetermined control signal.
  • the photodetection signal of the photodetector 43 obtained from the light may be set to be acquired at a predetermined level or more.
  • the acoustic optical deflector 21 deflects the input light according to the transmitted acoustic frequency information in either the X-axis or the Y-axis direction, and simultaneously adjusts the light intensity according to the acoustic intensity information.
  • the optical deflector 22 deflects the input light according to the transmitted driving information in one axial direction different from the acoustic optical deflector 21 and outputs the light.
  • the light input to the deflection unit 20 may be sequentially deflected onto the XY plane of the scan area, and at the same time, the intensity of the light may be adjusted and output.
  • the image analyzer 52 analyzes the intensity of the light at each scan position from the entire image of the scan area acquired from the camera 65A, obtains the intensity information of the light at each scan position, and obtains the intensity information of the light at each scan position. It is configured to transmit to the mapping information setting unit 53.
  • the mapping information setting unit 53 may be configured to map light intensity information of each scan position transmitted from the image analyzer 52 to position information of each scan position, and store the mapping information as mapping information in predetermined storage means.
  • the mapping information loading unit 54 may be configured to load the mapping information stored by a predetermined external signal or a control signal to load mapping information of the corresponding scan area and transmit the mapping information to the information setting unit 51 described above.
  • the image forming unit 55 is connected to the photodetector 43 and a plurality of light detection signals of each scan position detected as the separation distance in the Z-axis direction of the measurement object T and the scanning unit 30 is changed. Any one of them may be configured to form a signal size (image) of each scan position.
  • the selected photodetection signal may be a photodetection signal at the maximum voltage of the photodetector 43.
  • an image of each scan position may be recorded to form a whole image of the scan area through a predetermined algorithm, and the whole image may be configured to be displayed through a predetermined display means.
  • FIG. 7 is an algorithm of an image acquisition method of a measurement object using the system of FIG. 5.
  • the second light splitter 64 reflects the light input from the microscope light source 62 and inputs it to the first light splitter 61 (S11).
  • the input light is reflected by the first light splitter 61 and irradiated to the entire scan area by using the optical path of the scanning unit 30 (S12).
  • the light reflected from the scan area is input to the scanning unit 30 and is reflected toward the second light splitter 64 through the first light splitter 61 (S13).
  • the light reflected by the first light splitter 61 passes through the second light splitter 64, and the transmitted light is collected by the second condenser lens 65B, so that the entire image of the scan area is transferred through the camera 65A. It is obtained (S14).
  • the entire image of the acquired scan area is transmitted to the image analyzer 52, and the image analyzer 52 analyzes the light at each scan position through the transmitted whole image to acquire and map the intensity information of the light at each scan position.
  • the data is transmitted to the information setting unit 53 (S15).
  • the mapping information setting unit 53 maps the intensity information of the light at each scan position to the position information of each scan position, sets the mapping information, and stores it in the predetermined storage means (S16).
  • mapping information can be set and saved more efficiently and quickly.
  • mapping information loading unit 54 loads the mapping information of the corresponding scan area from the stored mapping information and sets the information setting unit ( 51) (S30).
  • the information setting unit 51 sets the acoustic frequency information and the driving information so that the light is deflected to each scan position based on the mapping information transmitted, and the intensity of the light reflected from each scan position and detected by the photodetector 43 is preset. Sound intensity information is set to be detected by the intensity of the light (S40).
  • the preset light intensity may be set by the manager.
  • the deflection unit 20 deflects the input light according to the transmitted acoustic frequency information and the driving information.
  • the acoustic optical deflector 21 adjusts the intensity of the light according to the acoustic intensity information at the same time as the deflection (S50). .
  • the output light is scanned and reflected at each scan position through the scanning unit 30 and then inputted back to the scanning unit 30 (S60).
  • the light input to the scanning unit 30 is reflected by the light splitter 31 and detected by the light detector 43, and the detected light detection signal is recorded by the image forming unit 55 (S70).
  • the separation distance between the scanning unit 30 and the measurement target T is changed by a predetermined distance with respect to the Z-axis direction, and steps S60 to S70 are sequentially performed (S80).
  • the predetermined distance may be set by the administrator, and step S80 may be performed a plurality of times.
  • the image forming unit 55 selects any one of the plurality of light detection signals according to the change of the Z-axis separation distance of each scan position detected through the step S80, and forms an image of each scan position based on this. An entire image of the scan area may be acquired (S90).
  • the selected photodetection signal may be a photodetection signal when the signal size of the photodetector 43 is maximum, that is, when the photodetector 43 is the maximum voltage.
  • the light output through the acoustic optical deflector can simultaneously adjust the intensity of the light at the same time, a separate control means for adjusting the intensity is not required, so that high-precision scan and quick scan of the scan area can be enabled.
  • mapping information including the intensity information of the light of each scan position is directly input from the outside.
  • mapping information input from the outside may be a diagram including surface information of the scan area and light intensity information.
  • mapping information can be easily set and stored from the intensity information of the light of each scan position in the drawing.
  • mapping information loading unit 54 loads the mapping information of each scan position of the scan area and transmits the mapping information to the information setting unit 51 by a predetermined control signal as in the other methods.
  • mapping information can be easily set, and the measurement accuracy can be improved by adjusting and scanning the light to maximize the performance of the photodetector.
  • FIG. 8 is a graph showing the magnitude of the photodetection signal of each scan position obtained by a conventional image acquisition method
  • FIG. 9 is an image obtained according to the graph result of FIG. 8.
  • the strongest light is detected in the scan position 1 and the scan position 2 at a distance of 40 ⁇ m between the scanning unit and the measurement object, and the 40 ⁇ m may be determined as the height of the scan position 1 and the scan position 2.
  • the scan position 3 is in a state where the intensity of light is generally insufficient.
  • the intensity of light is oversaturated at 40 ⁇ m to 60 ⁇ m.
  • the image forming unit selects the photodetection signal at the maximum voltage among the photodetection signals through the photodetection signal according to the detected Z-axis separation distance, and forms an image of each scan position based on the photodetection signal as shown in FIG. 9. Can be.
  • the bright part is too bright and the dark part is too dark to obtain an image with a large variation in the intensity of light for each scan position, resulting in low measurement accuracy.
  • FIG. 10 is a graph showing the magnitude of the light detection signal according to the change in the Z-axis separation distance of each scan position obtained by setting the sound intensity information according to the mapping information
  • FIG. 11 is an image obtained according to the graph result of FIG. 10. .
  • mapping information including scan positions 1 to 4 is loaded by a predetermined control signal
  • sound intensity information is appropriately set according to intensity information of light detected at each scan position included in the mapping information. Can be.
  • the intensity information of light included in the mapping information is the same as the light detection signal according to the change of the Z-axis separation distance according to the conventional method described above, the light detection signal of the scan position 3 in which the light detection signal is generally low corresponds to the corresponding Z.
  • Acoustic intensity information on the Z-axis separation distance of each scan position is set so that the optical detection signal of scan position 4, which is set to appear high at the axis separation distance, and the light detection signal of the scan position 4 where the photodetection signal is oversaturated appears low at the corresponding Z-axis separation distance Can be.
  • the acoustic optical deflector adjusts and outputs the light intensity for each scan position according to the set sound intensity information. Accordingly, the light detection signal detected for each scan position may be as shown in the graph.
  • the image forming unit selects the photodetection signal at the maximum voltage among the photodetection signals based on the detected photodetection distance according to the Z-axis separation distance, and forms an image of each scan position based on the photodetection signal as shown in FIG. 11. Can be.
  • the dark portion may be formed to be brighter than a certain level, and the bright portion may be formed to be darker to a certain level, thereby reducing variation in intensity of light for each scan position, thereby improving measurement accuracy.
  • the intensity of the light to be scanned is adjusted to obtain an image, thereby obtaining a flattened image, thereby improving the measurement accuracy of the entire scan area.
  • the brightness of the image due to the detection signal difference that varies depending on the surface information, such as reflectance, roughness and reflection angle of each scan position in the scan area
  • the measurement accuracy of the scan area may be improved by acquiring an image by adjusting the intensity of light to be scanned according to the intensity of light detected from each scan position so as to correspond to the difference.

Abstract

본 발명은 공초점 현미경구조를 이용한 측정대상물의 영상획득방법 및 시스템에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 공초점 현미경구조를 이용한 측정대상물의 영상획득방법은 측정대상물의 상부로부터 광을 생성하여 음향광학편향기를 이용하여 광을 스캔영역의 XY평면상에 순차적으로 편향시키면서 주사하여 영상을 획득하는 공초점 현미경구조를 이용한 측정대상물의 영상획득방법에 있어서, 현미경광원을 통해 광을 생성하고, 생성된 광이 상기 스캔영역 전체에 조사되도록 주사유닛의 광경로 상으로 입력하여 카메라로 상기 스캔영역의 전체영상을 획득 및 분석하여 각 스캔위치의 광의 강도정보를 획득하는 강도정보 획득단계; 획득된 각 스캔위치의 광의 강도정보를 각 스캔위치의 위치정보에 매핑하여 매핑정보로 설정하여 저장하는 정보설정단계; 제어신호에 따라 상기 정보설정단계에서 저장된 매핑정보를 로딩하는 로딩단계; 로딩된 매핑정보를 토대로 음향강도정보를 설정하여 음향광학편향기로 전송하는 전송단계; 상기 음향광학편향기로 입력되어 출력되는 광은 편향과 동시에 상기 음향강도정보에 따라 광의 강도가 조절되어 출력되고, 출력된 광은 주사유닛을 통해 각 스캔위치로 주사되고 반사된 후, 반사된 광이 상기 주사유닛으로 입력되는 주사단계; 상기 주사유닛으로 입력되는 각 스캔위치로부터 반사된 광을 광검출기로 검출하고, 검출된 광검출신호를 기록하는 기록단계; 상기 측정대상물과 상기 주사유닛의 이격거리를 Z축 방향으로 일정거리 변화시키고, 상기 전송단계, 상기 주사단계, 상기 기록단계를 순차적으로 수행하여 이격거리 변화에 따른 각 스캔위치의 광검출신호를 기록하되, 상기 이격거리변화에 따른 각 스캔위치의 광검출신호는 적어도 1회 수행하는 Z축스캔단계; 상기 Z축스캔단계를 통해 검출된 각 스캔위치의 복수의 광검출 신호로부터 어느 하나를 선택하여 상기 음향강도정보에 따른 각 스캔위치의 영상을 형성하여 상기 스캔영역의 전체영상을 획득하는 영상획득단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공초점 현미경구조를 이용한 측정대상물의 영상획득방법에 의해 달성된다. 이에 의하여, 스캔영역의 각 스캔위치의 반사도, 거칠기 및 반사각도 등의 표면정보에 따라 달라지는 검출신호차이에 의한 영상의 밝기차이에 대응하도록 각 스캔위치로부터 검출되는 광의 강도에 따라 주사하는 광의 강도를 조절하여 영상을 획득함으로써 스캔영역의 측정정밀도를 향상시킬 수 있는 공초점 현미경구조를 이용한 측정대상물의 영상획득방법 및 시스템이 제공된다.

Description

공초점 현미경구조를 이용한 측정대상물의 영상획득방법 및 시스템
본 발명은 공초점 현미경구조를 이용한 측정대상물의 영상획득방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스캔할 측정대상물로 주사되는 광의 각 스캔위치 표면의 광학특성인 반사도, 거칠기 및 반사각도 등에 따라 달라지는 획득신호 차이를 가능한 평준화시킬 수 있도록 음향광학편향기에서 광의 강도를 조절하여 주사함으로써 측정정밀도가 향상될 수 있는 공초점 현미경구조를 이용한 측정대상물의 영상획득방법 및 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 공초점 현미경은 레이저를 광원으로 하여 포인트소스(point source)에서 나오는 광을 사용해서 시료의 초점과 광검출기 슬릿이나 핀홀 상에 초점을 일치시켜(confocal), 초점면 이외의 부분은 광검출기 상에 나타나지 않게 함으로써 기존의 형광현미경보다 초점면에 대한 해상도가 1.4배 정도 높고, 광축(optical axis)에 핀홀 또는 슬릿마스크 등을 설치하여 표본(specimen)을 통과 또는 표본에서 반사되는 광선 중 초점이 정확하게 맞는 광선만을 선택할 수 있도록 함으로써 해상력을 높여 시각화할 수 있다.
또한, 공초점 현미경에 있어서, 이차원 영상은 소정의 소프트웨어를 사용하여 다시 삼차원 또는 입체영상으로 재구축할 수 있기 때문에 종래에 관찰할 수 없었던 XZ섹션(section)의 이미지도 관찰할 수 있으며 부피가 있는 구조물의 형태를 공초점 현미경을 통해 재구축하여 원하는 방향의 영상을 쉽게 얻을 수 있다.
이 같은 공초점 현미경은 시료의 XY면에 스캔해야할 스캔위치로 광을 편향시키기 위해 스캔미러(갈바노미터), MEMS 소자 또는 음향광학편향기 등의 광편향장치를 채택하고 있다.
여기서, 스캔미러(갈바노미터)는 회전하는 축에 거울(반사미러)를 붙인 것으로, 간단한 구조로 비교적 고속 구동이 가능한 장점이 있으며, MEMS(micoroelectromechanical systems)는 이러한 반사미러 구조를 소형, 고속 집적화시킨 것이다.
또한, 음향광학편향기는 입사되는 광을 편향시키기 위해 널리 사용되는 수단으로서, 도 1에 도시된 바와 같이 압전변환기(a)와 매질부(b)로 형성될 수 있다.
상기 압전변환기(a)에는 제어부로부터 할당되는 일정한 주파수를 가진 RF신호가 RF모듈레이터를 통해 전송되면, RF신호에 의해 압전변환기(a)가 매질부(b)를 전송되는 주파수에 따라 가압하여 파장Λ를 가지며 매질(b) 속으로 전파되는 음향파(c)가 발생된다.
결과적으로 발생된 음향파(c)에 의한 음향광학효과에 의해 매질부(b)에서는 주기적인 굴절률의 변화가 발생하게 된다.
이러한 굴절률의 변화는 회절격자로 생각할 수 있고 마치 결정체 표면의 원자에서 X선을 회절(Bragg회절)시키듯이 입사되는 광을 회절시킨다.
주파수 f, 진행속도 v를 가지는 음향파(c)가 생성된다고 하면, v = fΛ이므로 매질부(b) 속에서의 굴절률 변화의 주기를 알 수 있다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 입사광이 파장 λ를 가진다고 하면 음향파(c)에 의한 입사광의 편향각도(θ)는 아래와 같은 식으로 나타낼 수 있다.
sinθ = λ/ 2Λ = λf/ 2v
즉, 음향파(c)의 주파수 f를 조절함으로써 입사광의 편향각도(θ)는 바뀔 수 있다는 것을 알 수 있다. 이 같은 음향파(c)의 주파수 f는 RF신호의 주파수를 제어함으로써 결정될 수 있다.
이와 같은 원리로 작동되는 음향광학편향기를 이용하여, 스캔해야할 측정대상물의 XY면 상에서 스캔방향으로 입사광이 편향되도록 제어하고, 각 스캔위치로부터 광을 획득하여 스캔할 측정대상물의 영상을 획득할 수 있다.
통상적인 측정대상물의 각 스캔위치는 각 스캔위치(단위 픽셀)마다 높낮이가 서로 다른 경우가 많으며, 측정대상물의 어느 한 부분의 높이에 초점을 맞춰 단계별로 주사하는 것으로 그 높이 측정을 완료하게 된다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 주사광학계(1)를 통해 주사되는 광의 초점이 측정대상물 중 스캔영역(2)의 각 스캔위치 표면에 정확하게 형성되면, 각 스캔위치로부터 반사된 광의 초점 또한 슬릿마스크(3)의 슬릿에 정확하게 형성되어 광검출기(4)를 통해 광을 획득할 수 있게 된다.
그런데, 도 4에 도시된 바와 같이, 측정대상물(2)의 각 스캔위치에 광초점이 정확하게 형성되지 않게 되면, 슬릿마스크(3)의 슬릿에 형성되는 광초점 또한 일치하지 않게 되어 광검출기(4)로부터 획득되는 광은 상대적으로 강도가 낮은 광이 획득된다.
따라서, 높낮이가 서로 다른 스캔위치들로부터 검출되는 광을 종합하여 스캔영역 전체영상을 형성하여 스캔영역 전체의 높낮이(3차원 형상) 결과를 얻게 된다.
그러나, 이때 각 스캔위치별로 검출되는 최고 신호값과 최소 신호값의 차이는 스캔위치 각 부분의 반사도, 거칠기 및 반사각도 등의 표면에 따라 달라진다.
결과적으로 스캔영역의 전체에 대한 측정정밀도가 균일하지 못하는 문제점이 있었다.
한편, 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 스캔할 측정대상물의 부분에 따라 각 스캔위치별로 광의 강도를 측정하고, 이를 토대로 각 스캔위치에 광을 주사시에 광원의 광출력을 직접적으로 변화시키면서 주사하는 방법이 제안되었다.
그러나, 제안된 방법은 측정정밀도는 향상시킬 수 있지만, 초벌스캔 실시한 후에 초벌스캔을 토대로 작성된 각 스캔위치별 반사도에 따라 광원으로부터 생성되는 광의 강도를 조절하여야 하므로 전체적인 공정시간이 증가되는 문제점이 있었다.
아울러, 광원으로부터 출력되는 광출력을 매 스캔위치마다 변화시켜야 하므로 전체적인 공정시간은 더욱 증가하는 문제점이 있었고, 매 스캔위치별로 광원의 광출력을 조절하는데도 어려움이 있었다.
본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 스캔영역의 각 스캔위치 표면의 반사도, 거칠기 및 반사각도 등의 광학특성에 따라 달라지는 검출신호차이에 의한 영상의 밝기차이에 대응하도록 각 스캔위치로부터 검출되는 광의 강도에 따라 주사하는 광의 강도를 조절하여 영상을 획득함으로써 스캔영역의 측정정밀도를 향상시킬 수 있는 공초점 현미경구조를 이용한 측정대상물의 영상획득방법 및 시스템을 제공함에 있다.
상기 과제는, 본 발명에 따라, 측정대상물의 상부로부터 광을 생성하여 음향광학편향기를 이용하여 광을 스캔영역의 XY평면상에 순차적으로 편향시키면서 주사하여 영상을 획득하는 공초점 현미경구조를 이용한 측정대상물의 영상획득방법에 있어서, 현미경광원을 통해 광을 생성하고, 생성된 광이 상기 스캔영역 전체에 조사되도록 주사유닛의 광경로 상으로 입력하여 카메라로 상기 스캔영역의 전체영상을 획득 및 분석하여 각 스캔위치의 광의 강도정보를 획득하는 강도정보 획득단계; 획득된 각 스캔위치의 광의 강도정보를 각 스캔위치의 위치정보에 매핑하여 매핑정보로 설정하는 정보설정단계; 제어신호에 따라 상기 정보설정단계에서 저장된 매핑정보를 로딩하는 로딩단계; 로딩된 매핑정보를 토대로 음향강도정보를 설정하여 음향광학편향기로 전송하는 전송단계; 상기 음향광학편향기로 입력되어 출력되는 광은 편향과 동시에 상기 음향강도정보에 따라 광의 강도가 조절되어 출력되고, 출력된 광은 주사유닛을 통해 각 스캔위치로 주사되고 반사된 후, 반사된 광이 상기 주사유닛으로 입력되는 주사단계; 상기 주사유닛으로 입력되는 각 스캔위치로부터 반사된 광을 광검출기로 검출하고, 검출된 광검출신호를 기록하는 기록단계; 상기 측정대상물과 상기 주사유닛의 이격거리를 Z축 방향으로 일정거리 변화시키고, 상기 전송단계, 상기 주사단계, 상기 기록단계를 순차적으로 수행하여 이격거리 변화에 따른 각 스캔위치의 광검출신호를 기록하되, 상기 이격거리변화에 따른 각 스캔위치의 광검출신호는 적어도 1회 수행하는 Z축스캔단계; 상기 Z축스캔단계를 통해 검출된 각 스캔위치의 복수의 광검출 신호로부터 어느 하나를 선택하여 상기 음향강도정보에 따른 각 스캔위치의 영상을 형성하여 상기 스캔영역의 전체영상을 획득하는 영상획득단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공초점 현미경구조를 이용한 측정대상물의 영상획득방법에 의해 달성된다.
여기서, 상기 영상획득단계에서 각 스캔위치의 복수의 광검출신호 중 선택하는 광검출신호는 상기 광검출기의 전압이 최대전압일 때의 광검출신호일 수 있다.
또한, 상기 정보설정단계에서 저장되는 매핑정보는 외부로부터 입력받을 수 있다.상기 각 스캔위치 표면의 광학특성은 각 스캔위치 표면의 반사도, 거칠기 및 반사각도 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
상기 목적은, 본 발명의 다른 실시예에 따라, 공초점 현미경구조를 이용한 측정대상물의 영상획득시스템에 있어서, 측정대상물의 상부에 위치하며, 광을 생성하여 상기 측정대상물 중 스캔할 스캔영역으로 출력하는 광원유닛; 상기 광원유닛으로부터 출력된 광을 입력받아 편향시켜 출력하되, 편향되는 광은 전송되는 음향강도정보에 따라 강도가 조절되어 출력되는 음향광학편향기를 포함하여 상기 스캔영역의 XY평면상으로 광을 편향시키도록 제어되는 편향유닛; 상기 편향유닛을 통해 편향되어 출력되는 광을 입력받아 각 스캔위치로 주사하며, 각 스캔위치로부터 반사된 광이 입력되는 주사유닛; 광을 생성하는 현미경광원이 구비되고, 생성된 광을 상기 스캔영역 전체에 조사하도록 상기 주사유닛의 광경로 상으로 입력하여 상기 스캔영역의 전체영상을 획득하는 현미경유닛; 상기 주사유닛에 설치되어 상기 편향유닛으로부터 입력되는 광은 투과시키고 각 스캔위치로부터 입력되는 광은 반사시키는 광분할기; 상기 주사유닛의 측부에 위치하여 상기 광분할유닛를 통해 반사되는 광을 검출하는 광검출유닛; 상기 스캔영역의 XY평면상으로 광이 편향되도록 상기 편향유닛을 제어하며, 상기 현미경유닛을 통해 획득된 전체영상을 통해 상기 스캔영역 각 스캔위치의 광의 강도를 분석하여 매핑정보를 설정하고, 상기 매핑정보를 로딩하여 상기 음향강도정보를 설정하며, 상기 광검출유닛으로부터 검출된 각 스캔위치의 Z축 이격거리 변화에 따른 복수의 광검출신호 중 어느 하나의 광검출신호를 선택하여 각 스캔위치의 영상을 형성하는 컨트롤러유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 공초점 현미경구조를 이용한 측정대상물의 영상획득시스템에 의해 달성된다.
여기서, 상기 광분할기는 하프미러(half mirror) 또는 편광빔스플리터(Polarizing Beam Splitter)일 수 있다.
또한, 상기 주사유닛은 광분할기, 스캔렌즈, 튜브렌즈, 1/4파장판 및 대물렌즈를 구비하여, 상기 광원유닛으로부터 입력된 광은 상기 광분할기, 스캔렌즈, 튜브렌즈, 1/4파장판 및 대물렌즈를 거쳐 각 스캔위치로 주사되며, 각 스캔위치로부터 반사된 광은 상기 대물렌즈, 1/4파장판, 튜브렌즈, 스캔렌즈를 거쳐 상기 광분할기에서 반사되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 광검출유닛은 상기 광분할기에서 반사된 광을 수광하여 집속된 광으로 생성하는 제1집광렌즈와, 상기 제1집광렌즈로부터 집속된 광을 수광하는 수광마스크와, 상기 수광마스크를 통과한 광을 수광하여 광의 세기를 전기신호로 변환하는 광검출기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 수광마스크에는 상기 제1집광렌즈에서 집속된 광이 통과하도록 슬릿 또는 핀홀이 형성될 수 있다.
한편, 상기 편향유닛은 상기 스캔영역의 XY평면상으로 광을 편향시키도록 하나의 음향광학편향기와, 하나의 광편향기를 포함하여 각각 제어되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 광편향기는 상기 광원유닛으로부터 상기 광분할기를 투과한 광의 광경로 상에 위치할 수 있다.
또한, 상기 광편향기는 스캔미러, 갈바노미터 또는 MEMS미러 중 어느 하나일 수 있다.
한편, 상기 편향유닛은 상기 스캔영역의 XY평면상으로 광을 편향시키도록 한 쌍의 음향광학편향기로 마련되어 각각 제어될 수 있다.
이때, 상기 수광마스크는 상기 한 쌍의 음향광학편향기에 의해 XY평면 상에서 편향되는 광과 동기화되어 이동하도록 제어되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 현미경유닛은, 상기 주사유닛의 상기 1/4파장판과 상기 튜브렌즈의 사이에 설치되어 입력되는 광이 상기 스캔영역 전체에 조사되도록 반사하는 제1광분할기와, 광을 생성하여 출력하는 현미경광원과, 상기 현미경광원으로부터 출력된 광은 상기 제1광분할기로 반사하고, 상기 제1광분할기에서 반사되어 입력되는 광은 투과시키는 제2광분할기와, 상기 제2광분할기를 투과한 광을 결상시켜 상기 스캔영역 전체영상을 획득하는 카메라를 포함할 수 있다.
또한, 상기 컨트롤러유닛은, 상기 카메라로부터 획득된 영상으로부터 상기 스캔영역의 각 스캔위치의 광의 강도를 분석하여 전송하는 영상분석부와, 상기 영상분석부로부터 전송되는 광의 강도를 각 스캔위치의 광의 강도정보로 설정하여 각 스캔위치의 위치정보에 매핑하는 매핑정보 설정부와, 외부제어신호에 따라 저장된 매핑정보를 로딩하여 상기 정보설정부로 전송하는 매핑정보 로딩부와, 로딩되는 매핑정보에 따라 각 스캔위치로 편향되는 광의 강도가 조절되도록 음향강도정보를 설정하여 상기 음향광학편향기로 전송하는 음향강도정보 설정부를 포함하는 정보설정부와, 전송되는 광검출신호를 토대로 각 스캔위치의 영상을 기록하여 상기 스캔영역의 전체영상을 형성하는 영상형성부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 스캔영역의 각 스캔위치의 반사도, 거칠기 및 반사각도 등의 표면정보에 따라 달라지는 검출신호차이에 의한 영상의 밝기차이에 대응하도록 각 스캔위치로부터 검출되는 광의 강도에 따라 주사하는 광의 강도를 조절하여 영상을 획득함으로써 스캔영역의 측정정밀도를 향상시킬 수 있는 공초점 현미경구조를 이용한 측정대상물의 영상획득방법 및 시스템이 제공된다.
도 1은 음향광학편향유닛의 개략도,
도 2는 음향광학편향유닛으로 입력된 광의 변환도,
도 3 및 도 4는 공초점 현미경구조의 초점도,
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 공초점 현미경구조를 이용한 측정대상물의 영상획득시스템의 개략도,
도 6은 도 5의 컨트롤러유닛의 상세도,
도 7은 도 5의 시스템을 이용한 측정대상물의 영상획득방법의 알고리즘,
도 8은 종래 영상획득방법에 따라 획득된 각 스캔위치의 광검출신호 크기를 나타낸 그래프,
도 9는 도 8의 그래프 결과에 따라 획득된 이미지,
도 10은 매핑정보에 따라 음향강도정보를 설정하여 획득한 각 스캔위치의 Z축 이격거리의 변화에 따른 광검출신호 크기를 나타낸 그래프,
도 11은 도 10의 그래프 결과에 따라 획득된 이미지이다.
설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 공초점 현미경구조를 이용한 측정대상물의 영상획득방법 및 시스템에 대하여 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 공초점 현미경구조를 이용한 측정대상물의 영상획득시스템의 개략도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 공초점 현미경구조를 이용한 측정대상물의 영상획득시스템은 광원유닛(10), 편향유닛(20), 주사유닛(30), 광검출유닛(40), 컨트롤러유닛(50) 및 현미경유닛(60)을 포함하여 구성된다.
상기 광원유닛(10)은 측정대상물(T)의 스캔영역의 상부에 위치하며 광원(11)과 광확장기(12)를 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 상기 측정대상물(T)은 소정의 스테이지 상에 위치될 수 있으며, 상기 스테이지는 소정의 구동수단에 의해 Z방향으로 이동가능하도록 제어될 수 있다.
여기서, 상기 광원(11)으로는 He-Ne 레이저 또는 다이오드 레이저 등으로 마련되어 광을 생성하여 측정대상물(T)의 Z축 방향으로 광을 출력하는 레이저이다.
상기 광확장기(12)는 광원(11)의 전방에 위치하여 광원(12)으로부터 출력된 광의 공간여과(spatial filtering)를 하여 광을 변형확장시켜 출력한다.
상기 편향유닛(20)은 입력되는 광을 X축 방향 또는 Y축 방향으로 편향시키는 음향광학편향기(21)와, 상기 음향광학편향기(21)로부터 편향 축방향과 다른 하나의 축방향으로 편향시키는 광편향기(22)를 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 편향유닛(20)을 통해 스캔영역의 XY평면 상으로 광원(12)으로부터 입력된 광이 편향될 수 있다.
상기 음향광학편향기(21)는 종래기술에서와 같이 후술할 컨트롤러유닛(50)으로부터 전송되는 음향주파수에 따라 압전액추에이터가 매질부를 일정주기로 가압함으로써 소정의 음향파가 생성되어 입력되는 광을 일정각도로 제1축 방향으로 편향시키도록 마련된다.
그리고, 컨트롤러유닛(50)으로부터 전송되는 음향강도정보에 따라 압전액추에이터가 매질부를 일정세기로 가압함으로써 입력되는 광의 강도가 조절되어 출력될 수 있다.
이때, 음향광학편향기(21)의 광의 강도(I)는 전송되는 음향강도정보의 음향강도(P)와 관계를 가지게 된다.
즉, 등방성 상호작용(isotropic interaction)의 경우,
(여기서, I0는 입력되는 광의 강도, I1은 출력되는 광의 강도, P는 음향강도, M, H, L은 음향광학편향기의 특징상수, λ0는 입력되는 광의 파장)로 설명될 수 있다.
아울러, 이방성 상호작용(anisotropic interaction)의 경우에도, 벡터형태로 음향강도정보의 음향강도와의 관계를 설명할 수 있다.
즉, 이는 편향각도가 음향주파수와 관련있는 것에 영향받지 않고 독립적으로 광의 강도를 조절할 수 있음을 의미한다.
상기 광편향기(22)는 스캔미러, 갈바노미러 또는 MEMS미러 중 어느 하나일 수 있으며, 후술할 컨트롤러유닛(50)으로부터 전송되는 소정의 구동정보에 의해 구동되어 입력되는 광을 제2축으로 편향시키도록 마련된다.
이 같은 음향광학편향기(21)와 광편향기(22)를 통해 스캔영역의 XY평면상으로 광이 편향될 수 있고, 특히 음향광학편향기(21)를 통해 편향되는 광의 강도가 조절되어 출력될 수 있다.
상기 주사유닛(30)은 하우징(30A)을 포함하여 상기 하우징(30A)의 내측에 광원유닛(10)의 방향으로부터 광분할기(31), 스캔렌즈(32), 튜브렌즈(33), 1/4파장판(34) 및 대물렌즈(35)가 순차적으로 설치되어 있고, 소정의 구동수단에 의해 Z방향으로 이동 가능하도록 설치될 수 있다.
음향광학편향기(21)를 통해 편향된 광은 광분할기(31), 스캔렌즈(32), 튜브렌즈(33), 1/4파장판(34) 및 대물렌즈(35)를 거쳐 스캔영역의 각 스캔위치로 주사되며, 각 스캔위치로부터 반사된 광은 대물렌즈(35), 1/4파장판(34), 튜브렌즈(33), 스캔렌즈(32)를 거쳐 광분할기(31)에서 반사된다.
여기서, 광분할기(31)는 하프미러(half mirror) 또는 편광빔스플리터(Polarizing Beam Splitter, PBS) 중 어느 하나로 마련되어 파장에 따라 투과율과 반사율이 변하도록 마련되어 두 광을 분리해 낼 수 있다.
상기 광분할기(31)는 음향광학편향기(21)와 광편향기(22)의 사이에 위치하여, 광분할기(31)는 음향광학편향기(21)로부터 편향되어 입력되는 광은 투과시키고, 스캔영역으로부터 입력되는 광은 1/4파장판(34)을 거치면서 파장이 달라져 반사시킬 수 있다.
결과적으로, 광분할기(31)와 1/4파장판(34)을 통해 광원유닛(10)으로부터 스캔영역으로 가는 광과 스캔영역으로부터 입력되는 광은 분리될 수 있다.
스캔렌즈(32)는 광편향기(22)를 통해 편향되는 광이 상평면(32a)에서 초점을 형성하도록 설치되며, 상평면(32a)에 초점을 형성한 광은 튜브렌즈(33)를 거쳐 평행광으로 출력되어 대물렌즈(35)로 전달하도록 설치된다.
이 같은 음향광학편향기(21)에 의해 편향된 광은 스캔렌즈(32)와 튜브렌즈(33)를 통해 대물렌즈(35)에 정확하게 전달될 수 있다.
상기 광검출유닛(40)은 제1집광렌즈(41)와 수광마스크(42) 및 광검출기(43)를 포함하여 스캔영역의 각 스캔위치로부터 반사되는 광을 검출한다.
제1집광렌즈(41)는 상술한 1/4파장판(34)을 통해 반사된 광을 수광하여 집속된 광으로 생성한다.
수광마스크(42)는 도시된 바와 같이 슬릿(42a)이 형성된 슬릿마스크 또는 핀홀(pin hole)이 형성된 핀홀마스크(미도시)일 수 있으며, 상기 슬릿(42a) 또는 핀홀을 통해 제1집광렌즈(41)로부터 집속된 광을 수광할 수 있다.
광검출기(43)는 포토다이오드 등으로 마련되며, 수광마스크(42)의 슬릿(42a)을 통과한 광을 수광하여 광의 세기를 전기신호로 변환한다.
상기 현미경유닛(60)은 제1광분할기(61), 현미경광원(62), 확산렌즈(63), 제2광분할기(64) 및 영상획득부(65)를 포함하여 구성된다.
여기서, 제1광분할기(61)와 제2광분할기(64)는 상술한 광분할기(31)와 동일한 구성으로 마련될 수 있고, 본 실시예에서는 하프미러로 마련된다.
상기 제1광분할기(63)는 튜브렌즈(33)와 1/4파장판(34)의 사이에 설치되어 현미경광원(62)을 통해 출력되는 광을 주사유닛(30)의 광경로 상으로 입력시켜 스캔영역 전체에 광을 조사하고, 스캔영역으로부터 반사된 광을 영상획득부(65)가 획득하도록 반사시킬 수 있다.
상기 현미경광원(62)은 상술한 광원유닛(10)의 레이저부(11) 등과 대응되는 부재로 마련되어 광을 출력하도록 구성되며, 확산렌즈(63)는 현미경광원(61)으로부터 출력된 광을 확산시키도록 설치된다.
상기 제2광분할기(64)는 현미경광원(62)으로부터 출력되는 광을 제1광분할기(61)로 반사하고, 제1광분할기(61)로부터 전달되는 광은 투과시키도록 설치된다.
상기 영상획득부(65)는 제2광분할기(64)를 투과한 광을 집광시키는 제2집광렌즈(65B)와 집광된 광을 수광하여 스캔영역 전체영상을 획득하는 카메라(65A)를 포함하여 구성된다.
현미경유닛(60)이 주사유닛(30)의 광경로를 이용하여 스캔영역 전체에 광을 조사하고, 이를 통해 스캔영역 전체영상을 신속하게 획득할 수 있다.
도 6은 도 5의 컨트롤러유닛의 상세도이다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 컨트롤러유닛(50)은 정보설정부(51), 영상분석부(52), 매핑정보 설정부(53), 매핑정보 로딩부(54) 및 영상형성부(55)를 포함하여 구성된다.
상기 정보설정부(51)는 음향주파수정보 설정부(51A)와 음향강도정보 설정부(51B) 및 구동정보 설정부(51C)를 포함하여 구성된다.
음향주파수정보 설정부(51A)는 음향광학편향기(21)의 편향각도의 제어신호인 음향주파수정보를 설정할 수 있고, 구동정보 설정부(51C)는 광편향기(22)의 편향각도 제어신호인 구동정보를 설정할 수 있다.
음향강도정보 설정부(51B)는 음향광학편향기(21)를 통해 출력되는 광의 강도를 제어하는 제어신호인 음향강도정보를 설정할 수 있다.
여기서, 각 설정부에서 설정되는 각 정보들은 관리자에 의해 설정되거나, 소정의 제어신호에 의해 후술할 매핑정보 로딩부(54)를 통해 로딩되는 스캔영역의 매핑정보를 토대로 상기 스캔영역 각 스캔위치의 광으로부터 획득되는 광검출기(43)의 광검출신호가 일정수준 이상으로 획득되도록 설정될 수 있다.
결과적으로, 음향광학편향기(21)는 전송되는 음향주파수정보에 따라 입력되는 광을 X축 또는 Y축 방향 중 어느 한 방향으로 편향시킴과 동시에 음향강도정보에 따라 광의 강도를 조절하여 출력한다.
그리고, 광편향기(22)는 전송되는 구동정보에 따라 입력되는 광을 음향광학편향기(21)와 다른 한 축방향으로 편향시켜 출력한다.
이에 따라, 편향유닛(20)으로 입력되는 광은 스캔영역의 XY평면 상으로 순차적으로 편향됨과 동시에 광의 강도가 조절되어 출력될 수 있다.
상기 영상분석부(52)는 카메라(65A)로부터 획득된 스캔영역의 전체영상으로부터 각 스캔위치의 광의 강도를 분석하여 각 스캔위치의 광의 강도정보를 획득하고, 획득된 각 스캔위치의 광의 강도정보를 매핑정보 설정부(53)로 전송하도록 구성된다.
상기 매핑정보 설정부(53)는 영상분석부(52)로부터 전송되는 각 스캔위치의 광의 강도정보를 각 스캔위치의 위치정보에 매핑하여 매핑정보로 소정의 저장수단에 저장하도록 구성될 수 있다.
상기 매핑정보 로딩부(54)는 해당 스캔영역의 매핑정보를 로딩하라는 소정의 외부신호 또는 제어신호에 의해 저장된 매핑정보를 로딩하여 상술한 정보설정부(51)로 전송하도록 구성될 수 있다.
상기 영상형성부(55)는 광검출기(43)와 연결되어 상기 측정대상물(T)과 상기 주사유닛(30)의 Z축방향의 이격거리가 변화되면서 검출되는 각 스캔위치의 복수의 광검출신호 중 어느 하나를 선택하여 각 스캔위치의 신호 크기(영상)을 형성하도록 구성될 수 있다.
여기서, 선택되는 광검출신호는 광검출기(43)의 최대전압일 때의 광검출신호일 수 있다.
결과적으로, 각 스캔위치의 영상이 기록됨으로써 소정의 알고리즘을 통해 스캔영역의 전체영상을 형성할 수 있고, 상기 전체영상은 소정의 디스플레이수단을 통해 디스플레이하도록 구성될 수 있다.
상술한 공초점 현미경구조를 이용한 측정대상물의 영상획득시스템을 이용한 영상획득방법에 대해 설명한다. 도 7은 도 5의 시스템을 이용한 측정대상물의 영상획득방법의 알고리즘이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 현미경광원(62)으로부터 광을 생성하여 제2광분할기(64)로 출력한다(S10).
제2광분할기(64)는 현미경광원(62)으로부터 입력되는 광을 반사시켜 제1광분할기(61)로 입력한다(S11).
입력되는 광은 제1광분할기(61)를 통해 반사되어 주사유닛(30)의 광경로를 이용하여 스캔영역 전체로 조사된다(S12).
스캔영역으로부터 반사된 광은 주사유닛(30)으로 입력되며, 제1광분할기(61)를 통해 제2광분할기(64) 방향으로 반사된다(S13).
제1광분할기(61)에서 반사된 광은 제2광분할기(64)를 투과하고, 투과된 광은 제2집광렌즈(65B)에 의해 집광되어 카메라(65A)를 통해 스캔영역의 전체영상이 획득된다(S14).
획득된 스캔영역의 전체영상은 영상분석부(52)로 전송되고, 영상분석부(52)에서는 전송된 전체영상을 통해 각 스캔위치의 광을 분석하여 각 스캔위치의 광의 강도정보를 획득하여 매핑정보 설정부(53)로 전송한다(S15).
매핑정보 설정부(53)는 전송되는 각 스캔위치의 광의 강도정보를 각 스캔위치의 위치정보에 매핑하여 매핑정보로 설정하여 소정의 저장수단에 저장한다(S16).
이와 같이 현미경유닛(60)을 통해 스캔영역의 전체영상을 획득하여 각 스캔위치의 매핑정보를 설정하는 것이 종래의 스캔영역 전체를 1회 스캔하여 각 스캔위치의 표면정보에 따른 광의 강도를 설정하여 저장하는 것에 비해 매핑정보를 더 효율적으로 신속하게 설정하여 저장할 수 있다.
이어, 측정대상물(P)의 상부에 위치한 광원유닛(10)으로부터 광을 생성하여 스캔영역으로 출력한다(S20).
그리고, 관리자에 의해 스캔영역의 각 스캔위치에 해당하는 매핑정보를 로딩하라는 제어신호가 인가되면, 매핑정보 로딩부(54)가 저장된 매핑정보로부터 해당 스캔영역의 매핑정보를 로딩하여 정보설정부(51)로 전송한다(S30).
정보설정부(51)는 전송되는 매핑정보를 토대로 각 스캔위치로 광이 편향되도록 음향주파수정보와 구동정보를 설정하며, 각 스캔위치로부터 반사되어 광검출기(43)에서 검출되는 광의 강도가 기설정된 광의 강도로 검출되도록 음향강도정보를 설정한다(S40).
여기서, 기설정된 광의 강도는 관리자에 의해 설정될 수 있다.
편향유닛(20)은 전송되는 음향주파수정보와 구동정보에 따라 입력된 광을 편향시키며, 특히 음향광학편향기(21)는 편향과 동시에 음향강도정보에 따라 광의 강도를 조절하여 출력한다(S50).
이어, 출력된 광은 주사유닛(30)을 통해 각 스캔위치로 주사되어 반사된 후 다시 주사유닛(30)으로 입력된다(S60).
주사유닛(30)으로 입력된 광은 광분할기(31)에 의해 반사되어 광검출기(43)를 통해 검출하고, 검출된 광검출신호는 영상형성부(55)에서 기록된다(S70).
이어, 상기 주사유닛(30)과 상기 측정대상물(T) 간의 이격거리를 Z축 방향에 대해 일정거리만큼 변화시키고, S60단계 ~ S70단계를 순차적으로 수행한다(S80).
여기서, 일정거리는 관리자에 의해 설정될 수 있고, 상기 S80단계는 복수 회 수행될 수 있다.
그리고, 영상형성부(55)는 상기 S80단계를 통해 검출되는 각 스캔위치의 Z축 이격거리의 변화에 따른 복수의 광검출신호 중 어느 하나를 선택하고, 이를 토대로 각 스캔위치의 영상을 형성함으로써 스캔영역의 전체영상을 획득할 수 있다(S90).
여기서, 선택하는 광검출신호는 광검출기(43)의 신호크기가 최대일 때, 즉 광검출기(43)가 최대전압일 때의 광검출신호일 수 있다.
이 같은 방법을 통해 각 스캔위치 표면의 광학특성인 반사도, 거칠기 및 반사각도 등에 따라 달라지는 획득영상(광검출신호)의 광의 강도 차이를 가능한 평준화시킬 수 있고, 이에 따라 측정대상물의 측정정밀도가 향상될 수 있다.
아울러, 음향광학편향기를 통해 출력되는 광을 편향과 동시에 광의 강도를 동시에 조절할 수 있음으로써 강도조절을 위한 별도제어수단이 필요치 않아 스캔영역의 고정밀 스캔 및 신속한 스캔이 가능해질 수 있다.
한편, 상기 매핑정보를 설정하는 방법의 다른 예로서, 각 스캔위치의 광의 강도정보를 포함한 매핑정보가 외부로부터 직접 입력되는 경우가 있을 수 있다.
여기서, 외부로부터 입력되는 매핑정보는 스캔영역에 대한 표면정보 및 광의 강도정보가 포함된 도면일 수 있다.
따라서, 도면이 입력되면, 도면의 각 스캔위치의 광의 강도정보로부터 매핑정보를 쉽게 설정하여 저장할 수 있다.
도면이 제공되는 경우에도 다른 방법과 동일하게 소정의 제어신호에 의해, 매핑정보 로딩부(54)가 스캔영역의 각 스캔위치의 매핑정보를 로딩하여 정보설정부(51)로 전송한다.
이 같은 방법으로 간편하게 매핑정보를 설정할 수 있고, 이를 토대로 광검출기의 성능이 극대화되도록 광을 조절하여 주사함으로써 측정정밀도가 향상될 수 있다.
상술한 본 발명의 영상획득방법과 종래 영상획득방법을 통해 획득되는 영상을 구체적인 예를 들어 설명한다.
본 구체적인 예에서는 측정대상물은 고정되고, 주사유닛만 Z축방향으로 이동하는 것을 가정하고, 동일한 스캔영역을 스캔하는 것을 가정한다.
도 8은 종래 영상획득방법에 따라 획득된 각 스캔위치의 광검출신호 크기를 나타낸 그래프이고, 도 9는 도 8의 그래프 결과에 따라 획득된 이미지이다.
도 8을 참조하면, 단일 강도를 가지는 광이 스캔영역으로 주사되고, 주사유닛(30)과 측정대상물(T)간의 Z축 이격거리가 복수 회 조절되어 스캔위치1 ~ 스캔위치4에서 기록된 각 스캔위치별 광검출신호를 나타내고 있다.
여기서, 스캔위치1과 스캔위치2는 주사유닛과 측정대상물의 이격거리가 40㎛에서 가장 강한 광이 검출되며, 이 40㎛를 스캔위치1과 스캔위치2의 높이라 판단할 수 있다.
그리고, 스캔위치3은 전반적으로 광의 강도가 과부족인 상태임을 알 수 있고, 스캔위치 4의 경우에는 40㎛ ~ 60㎛에서 광의 강도가 과포화된 상태임을 알 수 있다.
이 같이 검출된 Z축 이격거리에 따른 광검출신호를 통해 영상형성부는 광검출신호 중 최대전압일 때의 광검출신호를 선택하고, 이를 토대로 각 스캔위치의 영상을 형성하면 도 9에서와 같이 나타날 수 있다.
즉, 밝은 부분은 너무 밝고, 어두운 부분은 너무 어둡게 형성되어 각 스캔위치별로 광의 강도 편차가 심한 이미지를 획득하게 되어 결과적으로 측정정밀도가 낮아질 수 밖에 없다.
반면, 본 발명에 따른 영상획득방법을 따르면 다음과 같다.
도 10은 매핑정보에 따라 음향강도정보를 설정하여 획득한 각 스캔위치의 Z축 이격거리의 변화에 따른 광검출신호 크기를 나타낸 그래프이고, 도 11은 도 10의 그래프 결과에 따라 획득된 이미지이다.
도 10을 참조하면, 소정의 제어신호에 의해 스캔위치1~스캔위치4를 포함하는 매핑정보가 로딩되면, 매핑정보에 포함된 각 스캔위치에서 검출되는 광의 강도정보에 따라 음향강도정보가 적절히 설정될 수 있다.
만약, 매핑정보에 포함된 광의 강도정보가 상술한 종래 방법에 따른 Z축 이격거리의 변화에 따른 광검출신호와 동일하다고 가정하면, 광검출신호가 전반적으로 낮았던 스캔위치3의 광검출신호는 해당 Z축 이격거리에서 높게 나타나도록 설정하고, 광검출신호가 과포화 상태로 나타났던 스캔위치4의 광검출신호는 해당 Z축 이격거리에서 낮게 나타나도록 각 스캔위치의 Z축 이격거리에 대한 음향강도정보가 설정될 수 있다.
이 같이 설정된 음향강도정보에 따라 음향광학편향기는 각 스캔위치별로 광의 강도를 조절하여 출력하게 되며, 이에 따라 각 스캔위치별로 검출되는 광검출신호는 도시된 그래프와 같을 수 있다.
이 같이 검출된 Z축 이격거리에 따른 광검출신호를 토대로 영상형성부는 광검출신호 중 최대전압일 때의 광검출신호를 선택하고, 이를 토대로 각 스캔위치의 영상을 형성하면 도 11에서와 같이 나타날 수 있다.
즉, 어두운 부분은 일정 수준 이상으로 밝게 형성될 수 있고, 밝은 부분은 일정 수준 어둡게 형성되어 각 스캔위치별로 광의 강도 편차를 줄일 수 있어, 측정정밀도가 향상될 수 있다.
아울러, 각 스캔위치로부터 검출되는 광의 강도에 따라 음향강도정보를 설정함으로써 주사하는 광의 강도가 조절되어 영상을 획득함으로써 평준화된 영상을 획득하게 되고, 이에 따라 스캔영역의 전체의 측정정밀도가 향상될 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
본 발명에 따른 공초점 현미경구조를 이용한 측정대상물의 영상획득방법 및 시스템을 이용하면, 스캔영역의 각 스캔위치의 반사도, 거칠기 및 반사각도 등의 표면정보에 따라 달라지는 검출신호차이에 의한 영상의 밝기차이에 대응하도록 각 스캔위치로부터 검출되는 광의 강도에 따라 주사하는 광의 강도를 조절하여 영상을 획득함으로써 스캔영역의 측정정밀도를 향상시킬 수 있다.

Claims (16)

  1. 측정대상물의 상부로부터 광을 생성하여 음향광학편향기를 이용하여 광을 스캔영역의 XY평면상에 순차적으로 편향시키면서 주사하여 영상을 획득하는 공초점 현미경구조를 이용한 측정대상물의 영상획득방법에 있어서,
    현미경광원을 통해 광을 생성하고, 생성된 광이 상기 스캔영역 전체에 조사되도록 주사유닛의 광경로 상으로 입력하여 카메라로 상기 스캔영역의 전체영상을 획득 및 분석하여 각 스캔위치의 광의 강도정보를 획득하는 강도정보 획득단계;
    획득된 각 스캔위치의 광의 강도정보를 각 스캔위치의 위치정보에 매핑하여 매핑정보로 설정하는 정보설정단계;
    제어신호에 따라 상기 정보설정단계에서 저장된 매핑정보를 로딩하는 로딩단계;
    로딩된 매핑정보를 토대로 음향강도정보를 설정하여 음향광학편향기로 전송하는 전송단계;
    상기 음향광학편향기로 입력되어 출력되는 광은 편향과 동시에 상기 음향강도정보에 따라 광의 강도가 조절되어 출력되고, 출력된 광은 주사유닛을 통해 각 스캔위치로 주사되고 반사된 후, 반사된 광이 상기 주사유닛으로 입력되는 주사단계;
    상기 주사유닛으로 입력되는 각 스캔위치로부터 반사된 광을 광검출기로 검출하고, 검출된 광검출신호를 기록하는 기록단계;
    상기 측정대상물과 상기 주사유닛의 이격거리를 Z축 방향으로 일정거리 변화시키고, 상기 전송단계, 상기 주사단계, 상기 기록단계를 순차적으로 수행하여 이격거리 변화에 따른 각 스캔위치의 광검출신호를 기록하되, 상기 이격거리변화에 따른 각 스캔위치의 광검출신호는 적어도 1회 수행하는 Z축스캔단계;
    상기 Z축스캔단계를 통해 검출된 각 스캔위치의 복수의 광검출 신호로부터 어느 하나를 선택하여 상기 음향강도정보에 따른 각 스캔위치의 영상을 형성하여 상기 스캔영역의 전체영상을 획득하는 영상획득단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공초점 현미경구조를 이용한 측정대상물의 영상획득방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 영상획득단계에서 각 스캔위치의 복수의 광검출신호 중 선택하는 광검출신호는 상기 광검출기의 전압이 최대전압일 때의 광검출신호인 것을 특징으로 하는 공초점 현미경구조를 이용한 측정대상물의 영상획득방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 정보설정단계에서 저장되는 매핑정보는 외부로부터 입력받는 것을 특징으로 하는 공초점 현미경구조를 이용한 측정대상물의 영상획득방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 각 스캔위치 표면의 광학특성은 각 스캔위치 표면의 반사도, 거칠기 및 반사각도 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 공초점 현미경구조를 이용한 측정대상물의 영상획득방법.
  5. 공초점 현미경구조를 이용한 측정대상물의 영상획득시스템에 있어서,
    측정대상물의 상부에 위치하며, 광을 생성하여 상기 측정대상물 중 스캔할 스캔영역으로 출력하는 광원유닛;
    상기 광원유닛으로부터 출력된 광을 입력받아 편향시켜 출력하되, 편향되는 광은 전송되는 음향강도정보에 따라 강도가 조절되어 출력되는 음향광학편향기를 포함하여 상기 스캔영역의 XY평면상으로 광을 편향시키도록 제어되는 편향유닛;
    상기 편향유닛을 통해 편향되어 출력되는 광을 입력받아 각 스캔위치로 주사하며, 각 스캔위치로부터 반사된 광이 입력되는 주사유닛;
    광을 생성하는 현미경광원이 구비되고, 생성된 광을 상기 스캔영역 전체에 조사하도록 상기 주사유닛의 광경로 상으로 입력하여 상기 스캔영역의 전체영상을 획득하는 현미경유닛;
    상기 주사유닛에 설치되어 상기 편향유닛으로부터 입력되는 광은 투과시키고 각 스캔위치로부터 입력되는 광은 반사시키는 광분할기;
    상기 주사유닛의 측부에 위치하여 상기 광분할유닛를 통해 반사되는 광을 검출하는 광검출유닛;
    상기 스캔영역의 XY평면상으로 광이 편향되도록 상기 편향유닛을 제어하며, 상기 현미경유닛을 통해 획득된 전체영상을 통해 상기 스캔영역 각 스캔위치의 광의 강도를 분석하여 매핑정보를 설정하고, 상기 매핑정보를 로딩하여 상기 음향강도정보를 설정하며, 상기 광검출유닛으로부터 검출된 각 스캔위치의 Z축 이격거리 변화에 따른 복수의 광검출신호 중 어느 하나의 광검출신호를 선택하여 각 스캔위치의 영상을 형성하는 컨트롤러유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 공초점 현미경구조를 이용한 측정대상물의 영상획득시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 광분할기는 하프미러(half mirror) 또는 편광빔스플리터(Polarizing Beam Splitter)인 것을 특징으로 하는 공초점 현미경구조를 이용한 측정대상물의 영상획득시스템.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 주사유닛은 광분할기, 스캔렌즈, 튜브렌즈, 1/4파장판 및 대물렌즈를 구비하여, 상기 광원유닛으로부터 입력된 광은 상기 광분할기, 스캔렌즈, 튜브렌즈 1/4파장판 및 대물렌즈를 거쳐 각 스캔위치로 주사되며, 각 스캔위치로부터 반사된 광은 상기 대물렌즈, 1/4파장판, 튜브렌즈, 스캔렌즈를 거쳐 상기 광분할기에서 반사되는 것을 특징으로 하는 공초점 현미경구조를 이용한 측정대상물의 영상획득시스템.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 광검출유닛은 상기 광분할기에서 반사된 광을 수광하여 집속된 광으로 생성하는 제1집광렌즈와, 상기 제1집광렌즈로부터 집속된 광을 수광하는 수광마스크와, 상기 수광마스크를 통과한 광을 수광하여 광의 세기를 전기신호로 변환하는 광검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 공초점 현미경구조를 이용한 측정대상물의 영상획득시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 수광마스크에는 상기 제1집광렌즈에서 집속된 광이 통과하도록 슬릿 또는 핀홀이 형성된 것을 특징으로 하는 공초점 현미경구조를 이용한 측정대상물의 영상획득시스템.
  10. 제 5항에 있어서,
    상기 편향유닛은 상기 스캔영역의 XY평면상으로 광을 편향시키도록 하나의 음향광학편향기와, 하나의 광편향기를 포함하여 각각 제어되는 것을 특징으로 하는 공초점 현미경구조를 이용한 측정대상물의 영상획득시스템.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 광편향기는 상기 광원유닛으로부터 상기 광분할기를 투과한 광의 광경로 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 공초점 현미경구조를 이용한 측정대상물의 영상획득시스템.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 광편향기는 스캔미러, 갈바노미터 또는 MEMS미러 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 공초점 현미경구조를 이용한 측정대상물의 영상획득시스템.
  13. 제 8항에 있어서,
    상기 편향유닛은 상기 스캔영역의 XY평면상으로 광을 편향시키도록 한 쌍의 음향광학편향기로 마련되어 각각 제어되는 것을 특징으로 하는 공초점 현미경구조를 이용한 측정대상물의 영상획득시스템.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 수광마스크는 상기 한 쌍의 음향광학편향기에 의해 XY평면 상에서 편향되는 광과 동기화되어 이동하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 공초점 현미경구조를 이용한 측정대상물의 영상획득시스템.
  15. 제 7항에 있어서,
    상기 현미경유닛은,
    상기 주사유닛의 상기 1/4파장판과 상기 튜브렌즈의 사이에 설치되어 입력되는 광이 상기 스캔영역 전체에 조사되도록 반사하는 제1광분할기와, 광을 생성하여 출력하는 현미경광원과, 상기 현미경광원으로부터 출력된 광은 상기 제1광분할기로 반사하고, 상기 제1광분할기에서 반사되어 입력되는 광은 투과시키는 제2광분할기와, 상기 제2광분할기를 투과한 광을 결상시켜 상기 스캔영역 전체영상을 획득하는 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 공초점 현미경구조를 이용한 측정대상물의 영상획득시스템.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 컨트롤러유닛은,
    상기 카메라로부터 획득된 영상으로부터 상기 스캔영역의 각 스캔위치의 광의 강도를 분석하여 전송하는 영상분석부와,
    상기 영상분석부로부터 전송되는 광의 강도를 각 스캔위치의 광의 강도정보로 설정하여 각 스캔위치의 위치정보에 매핑하는 매핑정보 설정부와,
    외부제어신호에 따라 저장된 매핑정보를 로딩하여 상기 정보설정부로 전송하는 매핑정보 로딩부와,
    로딩되는 매핑정보에 따라 각 스캔위치로 편향되는 광의 강도가 조절되도록 음향강도정보를 설정하여 상기 음향광학편향기로 전송하는 음향강도정보 설정부를 포함하는 정보설정부와
    전송되는 광검출신호를 토대로 각 스캔위치의 영상을 기록하여 상기 스캔영역의 전체영상을 형성하는 영상형성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공초점 현미경구조를 이용한 측정대상물의 영상획득시스템.
PCT/KR2011/001767 2010-04-08 2011-03-14 공초점 현미경구조를 이용한 측정대상물의 영상획득방법 및 시스템 WO2011126219A2 (ko)

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