KR101745797B1 - Optical micorscopy device - Google Patents

일 실시예에 따른 광학 현미경 장치는, 빛을 방출하는 레이저 광원, 상기 레이저 광원의 일 측에 형성되어 상기 빛을 반사 시키는 미소 반사 표시기, 상기 미소 반사 표시기에서 반사된 빛을 시편에 주사하는 대물 렌즈, 상기 시편에서 반사된 빛을 검출하는 광 검출기를 포함한다. 여기서, 상기 미소 반사 표시기는 스캐닝 영역 내에 구비된 복수 개의 미소 거울들을 포함하고, 일부 미소 거울들이 시간에 따라 상기 스캐닝 영역을 이동함으로써 광학 현미경 장치는 상기 시편의 이차원 이미지를 측정할 수 있다.An optical microscope apparatus according to an embodiment includes a laser light source for emitting light, a micro-reflective indicator formed on one side of the laser light source to reflect the light, an objective lens for scanning the specimen with light reflected from the micro- And a photodetector for detecting light reflected from the specimen. Here, the micro-reflective indicator includes a plurality of micro-mirrors provided in the scanning area, and the optical microscope apparatus can measure the two-dimensional image of the sample by moving the scanning area with time by some micro-mirrors.

광학 현미경 장치{OPTICAL MICORSCOPY DEVICE}[0001] OPTICAL MICORSCOPY DEVICE [0002]

아래의 실시예들은 광학 현미경 장치에 관한 것이다. The following embodiments relate to an optical microscope apparatus.

광학 현미경은 점주사 스캐닝 방식으로써 삼차원 스캐닝을 하기 위해서 이차원의 절편된 이미지를 여러 장 얻어야 가능했다. 따라서 분해능이 높은 반면 측정 속도가 느리다.The optical microscope was a point-scanning scanning method, and it was possible to obtain several pieces of two-dimensional intercepted images for three-dimensional scanning. Therefore, the resolution is high while the measurement speed is low.

다중 핀홀 스캐닝이 가능한 닙코 디스크 광학 현미경은 광학계 구조가 복잡하고, 핀홀의 크기와 간격이 고정되어 광효율이 낮다. Nipko disc optical microscope capable of multiple pinhole scanning is complicated in optical system structure, pinhole size and interval are fixed, and optical efficiency is low.

이 외에 핀홀의 크기와 간격을 프로그래밍을 통해 쉽고 빠르게 바꿀 수 있도록 디지털 미소 반사 표시기를 사용한 광학 현미경이 있다. 하지만 고속 이차원 스캐닝은 가능하나, 이 기술 역시 삼차원 이미지 복원을 위해서는 여러 장의 이차원 이미지를 획득해야 가능하다. In addition, there is an optical microscope that uses a digital micro-reflector to quickly and easily change the size and spacing of pinholes programmatically. However, high-speed two-dimensional scanning is possible, but this technique can also be achieved by obtaining a plurality of two-dimensional images for three-dimensional image restoration.

삼차원 높이 정보를 축방향 스캐닝 없이 계산하여 구하는 방식으로 미분 공초점 현미경(Differential confocal microscopy)와 다색 공초점 현미경(Chromatic confocal microscopy)가 있다. 이 방식은 이차원 스캐닝으로 이차원 영상을 얻고, 높이 정보는 각 시스템별 고유의 높이 환산표를 통해 계산하여 구한다. 따라서 이차원 스캐닝으로 삼차원 이미지를 복원할 수 있다. 하지만 다중 핀홀 스캐닝 방식에 비해 이차원 스캐닝 속도가 느리며, 구조가 복잡하다. Differential confocal microscopy and chromatic confocal microscopy can be used to calculate three-dimensional height information without axial scanning. This method obtains two-dimensional images by two-dimensional scanning, and height information is obtained by calculating the height conversion table inherent to each system. Therefore, the three-dimensional image can be restored by two-dimensional scanning. However, the two-dimensional scanning speed is slower than the multi-pinhole scanning method, and the structure is complicated.

한국공개특허 제2009-0071499호 (공개일 2009년 07월 01일)에는 공초점 현미경에 관하여 개시되어 있다.Korean Laid-Open Patent Application No. 2009-0071499 (published on July 01, 2009) discloses a confocal microscope.

일 실시예에 따른 목적은 미소 반사 표시기를 다중 점광원 및 다중 핀홀로 사용하여, 프로그램을 통해 핀홀의 크기 및 간격을 자유롭게 변경하기 위한 것이다.  An object according to an exemplary embodiment is to freely change the size and spacing of pinholes through a program by using a micro-reflective indicator as a multi-point light source and a multi-pin hole.

또한, 일 실시예에 따른 목적은 광학 현미경 장치를 이용해 시편의 동일 영역의 이차원 이미지를 다양한 축방향 분해능으로 측정하기 위함이다. 그리하여, 시편의 동일 영역에 대해 축방향 분해능이 다른 이차원 이미지 두 장을 획득하고, 이를 통해 시편의 삼차원 높이 정보를 계산하여 빠르게 시편의 삼차원 이미지를 복원하기 위한 것이다. Also, an object according to an exemplary embodiment is to measure a two-dimensional image of the same area of a specimen using an optical microscope apparatus with various axial resolutions. Thus, two dimensional images with different axial resolutions are obtained for the same area of the specimen, and the three-dimensional height information of the specimen is calculated through this to quickly recover the three-dimensional image of the specimen.

일 실시예에 따른 광학 현미경에 사용되는 미소 반사 표시기는 스캐닝 영역 내에 구비된 복수 개의 미소 거울들을 포함한다. 상기 복수 개의 미소 거울들 중 일부 미소 거울로 구성된 제1 미소 거울 그룹은 시편을 향하고, 나머지 미소 거울들로 구성된 제2 미소 거울 그룹은 상기 제1 미소 거울 그룹과 다른 방향을 향하며, 상기 제1 미소 거울 그룹은 시간에 따라 상기 스캐닝 영역을 이동할 수 있다.A micro-reflective indicator used in an optical microscope according to one embodiment includes a plurality of micro-mirrors provided in a scanning area. Wherein a first group of micro mirrors composed of some of the plurality of micro mirrors is directed to a specimen and a second group of micro mirrors composed of remaining micro mirrors is oriented in a different direction from the first group of micro mirrors, The mirror group can move the scanning area according to time.

또한, 미소 반사 표시기는 상기 제1 미소 거울 그룹을 구성하는 미소 거울의 수를 변화시켜 상기 제1 미소 거울 그룹의 크기를 조정함으로써, 축방향 분해능을 변화시킬 수 있다.In addition, the micro-reflective indicator can change the axial resolution by adjusting the size of the first micro-mirror group by changing the number of micro-mirrors constituting the first micro-mirror group.

미소 반사 표시기의 상기 스캐닝 영역은 복수 개의 영역으로 구획될 수 있다.The scanning area of the micro-reflector may be divided into a plurality of areas.

일 실시예에 따른 광학 현미경 장치는, 빛을 방출하는 레이저 광원, 상기 레이저 광원의 일 측에 형성되어 상기 빛을 반사 시키는 미소 반사 표시기, 상기 미소 반사 표시기에서 반사된 빛을 시편에 주사하는 대물 렌즈, 상기 시편에서 반사된 빛을 검출하는 광 검출기를 포함한다.An optical microscope apparatus according to an embodiment includes a laser light source for emitting light, a micro-reflective indicator formed on one side of the laser light source to reflect the light, an objective lens for scanning the specimen with light reflected from the micro- And a photodetector for detecting light reflected from the specimen.

여기서, 상기 미소 반사 표시기는 스캐닝 영역 내에 구비된 복수 개의 미소 거울들을 포함하고, 일부 미소 거울들이 시간에 따라 상기 스캐닝 영역을 이동함으로써 광학 현미경 장치는 상기 시편의 이차원 이미지를 측정할 수 있다.Here, the micro-reflective indicator includes a plurality of micro-mirrors provided in the scanning area, and the optical microscope apparatus can measure the two-dimensional image of the sample by moving the scanning area with time by some micro-mirrors.

상기 스캐닝 영역의 상기 일부 미소 거울들로 구성된 제1 미소 거울 그룹은 시편을 향하고, 나머지 미소 거울들로 구성된 제2 미소 거울 그룹은 상기 제1 미소 거울 그룹과 다른 방향을 향한다.The first micro-mirror group consisting of the partial micro-mirrors of the scanning area is directed to the specimen, and the second micro-mirror group composed of the remaining micro-mirrors is oriented differently from the first micro-mirror group.

또한, 광학 현미경 장치는, 상기 제1 미소 거울 그룹을 구성하는 미소 거울의 수를 변화시켜 상기 제1 미소 거울 그룹의 크기를 조정함으로써, 축방향 분해능을 변화시켜 시편의 동일 영역의 이차원 이미지를 측정할 수 있다.Further, the optical microscope apparatus measures the two-dimensional image of the same area of the specimen by changing the axial resolution by adjusting the size of the first micro mirror group by changing the number of micro mirrors constituting the first micro mirror group can do.

광학 현미경 장치는, 크기 변화 전의 제1 미소 거울 그룹이 상기 스캐닝 영역을 이동하여 상기 시편의 제1 이차원 이미지를 측정하고, 크기 변화 후의 제1 미소 거울 그룹이 상기 스캐닝 영역을 이동하여 상기 제1 이차원 이미지와 다른 축방향 분해능의 제2 이차원 이미지를 측정하여, 상기 제1 이차원 이미지 및 상기 제2 이차원 이미지를 통해 높이 정보를 계산하여 상기 시편의 삼차원 이미지를 복원할 수 있다.The optical microscope apparatus is characterized in that the first micro-mirror group before the change in size measures the first two-dimensional image of the specimen by moving the scanning region, and the first micro-mirror group after the change in size moves the scanning region, Dimensional image of the specimen can be reconstructed by measuring a second two-dimensional image of an axial resolution different from the image and calculating height information through the first two-dimensional image and the second two-dimensional image.

상기 광학 현미경 장치는, 상기 미소 반사 표시기 하측에 위치하여 상기 제2 미소 거울 그룹에서 반사되는 빛을 차단시키는 차단부재를 더 포함할 수 있고, 상기 제1 미소 거울 그룹에서 반사되는 빛은 상기 대물렌즈를 향할 수 있다.The optical microscope apparatus may further include a blocking member positioned below the micro-reflective display and blocking light reflected from the second micro-mirror group, wherein light reflected from the first micro- Lt; / RTI >

광학 현미경 장치는, 상기 레이저 광원과 상기 미소 반사 표시기 사이에 위치하여 상기 레이저 광원에서 방출된 되는 빛을 투과시키는 빔 스플리터를 더 포함할 수 있다.The optical microscope apparatus may further include a beam splitter positioned between the laser light source and the micro-reflection display and transmitting the light emitted from the laser light source.

상기 빔 스플리터는 상기 시편에서 반사되어 돌아오는 빛을 상기 광 검출기로 향하도록 편향시킬 수 있다.The beam splitter can deflect the light reflected from the specimen and directed back to the photodetector.

또한, 광학 현미경 장치는, 상기 레이저 광원과 상기 빔 스플리터 사이에 위치하여 상기 레이저 광원에서 방출된 빛을 통과시키고 상기 미소 반사 표시기 전체 영역을 비출 수 있도록 상기 빛의 사이즈를 확대시킬 수 있는 빔 익스팬더를 더 포함할 수 있다.The optical microscope apparatus further includes a beam expander positioned between the laser light source and the beam splitter and capable of passing the light emitted from the laser light source and enlarging the size of the light so as to emit the entire area of the micro- .

광학 현미경 장치는 상기 미소 반사 표시기와 상기 대물 렌즈 사이에 위치하여 상기 제1 미소 거울 그룹에서 반사되는 빛을 평행하게 변형시킬 수 있는 제1 튜브 렌즈 및 상기 빔 스플리터와 상기 광 검출기 사이에 위치하여 상기 빔 스플리터에서 반사된 빛을 평행하게 변형시킬 수 있는 제2 튜브 렌즈를 더 포함할 수 있다.The optical microscope apparatus includes a first tube lens positioned between the micro-reflective display and the objective lens and capable of deforming the light reflected from the first micro-mirror group in parallel, and a second tube lens positioned between the beam- And a second tube lens capable of parallelly deforming the light reflected from the beam splitter.

또한, 광학 현미경 장치는, 상기 제2 튜브 렌즈와 상기 광 검출기 사이에 위치하여 상기 제2 튜브 렌즈를 통과한 빛을 상기 광 검출기에 집광시키는 이미징 렌즈를 더 포함할 수 있다.The optical microscope apparatus may further include an imaging lens positioned between the second tube lens and the photodetector and focusing the light passing through the second tube lens to the photodetector.

일 실시예에 따른 미소 반사 표시기는 다중 점광원 및 다중 핀홀로 사용되어, 프로그램을 통해 핀홀의 크기 및 간격이 자유롭게 변경될 수 있다. The micro-reflector according to one embodiment is used as a multi-point light source and a multi-pin hole, so that the size and spacing of the pin holes can be freely changed through the program.

또한, 일 실시예에 따른 광학 현미경 장치는 시편의 동일 영역의 이차원 이미지를 다양한 축방향 분해능으로 측정할 수 있다. 따라서, 시편의 동일 영역에 대한 축방향 분해능이 다른 이차원 이미지 두 장을 획득하고, 이를 통해 시편의 삼차원 높이 정보를 계산하여 빠르게 시편의 삼차원 이미지를 복원할 수 있다. In addition, the optical microscope apparatus according to one embodiment can measure two-dimensional images of the same region of the specimen in various axial resolutions. Thus, two-dimensional images with different axial resolutions for the same area of the specimen can be acquired, and the three-dimensional height information of the specimen can be calculated to quickly recover the three-dimensional image of the specimen.

도1은 미소 반사 표시기를 포함한 광학 현미경 장치를 나타낸다.
도2는 미소 반사 표시기를 나타낸다.
도3은 미소 반사 표시기를 이용하여 이차원 이미지 스캐닝하는 원리를 나타낸다.
도4는 미소 반사 표시기의 제1 미소 거울 그룹의 크기를 변화시킬 수 있는 원리를 나타낸다.
도5는 시편의 동일 영역을 크기가 다른 두 종류의 제1 미소 거울 그룹으로 스캐닝하는 원리 및 삼차원 이미지 획득에 소요되는 시간을 계산하는 방법을 나타낸다.
도6은 시편의 삼차원 이미지를 획득하는 과정의 순서도이다.1 shows an optical microscope apparatus including a micro-reflective indicator.
2 shows a micro-reflective indicator.
3 shows the principle of scanning a two-dimensional image using a micro-reflective indicator.
Figure 4 shows the principle that the size of the first micro-mirror group of the micro-reflector can be changed.
FIG. 5 shows a principle of scanning the same area of a specimen into two kinds of first micro-mirror groups of different sizes and a method of calculating the time required to acquire a three-dimensional image.
6 is a flowchart of a process of acquiring a three-dimensional image of a specimen.

이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 실시예들의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 실시예에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다. Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following description is one of many aspects of the embodiments and the following description forms part of a detailed description of the embodiments.

다만, 일 실시예를 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail to avoid unnecessarily obscuring the subject matter of the present invention.

또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 일 실시예에 따른 광학 현미경 장치의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.In addition, terms and words used in the present specification and claims should not be construed in a conventional or dictionary sense, and the inventor can properly define the concept of a term to describe its invention in the best way possible It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the optical microscope apparatus according to one embodiment.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 일 실시예에 따른 광학 현미경 장치의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 일 실시예에 따른 광학 현미경 장치의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the optical microscope apparatus according to one embodiment, and not all of the technical ideas of the optical microscope apparatus according to one embodiment , It is to be understood that various equivalents and modifications may be substituted for those at the time of the present application.

도1은 미소 반사 표시기를 포함한 광학 현미경 장치를 나타내고, 도2는 미소 반사 표시기를 나타낸다. 도3은 미소 반사 표시기를 이용하여 이차원 이미지 스캐닝하는 원리를 나타내며, 도4는 미소 반사 표시기의 제1 미소 거울 그룹의 크기를 변화시킬 수 있는 원리를 나타낸다. 또한, 도5는 시편(W)의 동일 영역을 크기가 다른 두 종류의 제1 미소 거울 그룹으로 스캐닝하는 원리 및 삼차원 이미지 획득에 소요되는 시간을 계산하는 방법을 나타낸다. 도6은 시편(W)의 삼차원 이미지를 획득하는 과정의 순서도이다.Fig. 1 shows an optical microscope apparatus including a micro-reflection indicator, and Fig. 2 shows a micro-reflection indicator. FIG. 3 shows a principle of scanning a two-dimensional image using a micro-reflection indicator, and FIG. 4 shows a principle of changing the size of a first micro-mirror group of a micro-reflection indicator. 5 shows the principle of scanning the same area of the specimen W into two types of first micro-mirror groups of different sizes, and a method of calculating the time required to acquire a three-dimensional image. 6 is a flowchart of a process of acquiring a three-dimensional image of the specimen W. FIG.

도1을 참조하면, 일 실시예에 따른 광학 현미경 장치(10)는 빛을 방출하는 레이저 광원(100), 레이저 광원(100)의 일 측에 형성되어 빛을 반사 시키는 미소 반사 표시기(200), 미소 반사 표시기(200)에서 반사된 빛을 시편(W)에 주사하는 대물 렌즈(300), 시편(W)에서 반사된 빛을 검출하는 광 검출기(400)를 포함한다1, an optical microscope 10 according to an exemplary embodiment includes a laser light source 100 that emits light, a micro-reflective indicator 200 that is formed on one side of the laser light source 100 and reflects light, An objective lens 300 for scanning the specimen W with light reflected from the micro-reflective indicator 200 and a photodetector 400 for detecting the light reflected from the specimen W

여기서 미소 반사 표시기(200)는 스캐닝 영역(A) 내에 구비된 복수 개의 미소 거울들을 포함한다. 복수 개의 미소 거울들 중 일부 미소 거울로 구성된 제1 미소 거울 그룹(210)은 시편(W)을 향하고, 나머지 미소 거울들로 구성된 제2 미소 거울 그룹(220)은 제1 미소 거울 그룹(210)과 다른 방향을 향하며, 제1 미소 거울 그룹(210)은 시간에 따라 스캐닝 영역(A)을 이동할 수 있다.Wherein the micro-reflective indicator (200) comprises a plurality of micro-mirrors provided in the scanning area (A). The first micro mirror group 210 composed of some of the plurality of micro mirror mirrors is directed to the specimen W and the second micro mirror group 220 composed of the remaining micro mirrors is disposed in the first micro mirror group 210, And the first micro mirror group 210 can move the scanning area A with time.

뿐만 아니라, 미소 반사 표시기(200)의 스캐닝 영역(A)은 복수 개의 영역으로 구획될 수 있다.In addition, the scanning area A of the micro-reflective display 200 may be divided into a plurality of areas.

또한, 미소 반사 표시기(200)는 제1 미소 거울 그룹(210)을 구성하는 미소 거울의 수를 변화시켜 제1 미소 거울 그룹(220)의 크기를 조정함으로써, 축방향 분해능을 변화시킬 수 있다. 그에 따라, 광학 현미경 장치(10)는 축방향 분해능을 변화시키면서 시편(W)의 동일 영역의 이차원 이미지를 측정할 수 있다.In addition, the micro-reflective indicator 200 can change the axial resolution by adjusting the size of the first micro-mirror group 220 by changing the number of micro-mirrors constituting the first micro-mirror group 210. Thereby, the optical microscope apparatus 10 can measure the two-dimensional image of the same area of the specimen W while changing the axial resolution.

광학 현미경 장치(10)는 크기 변화 전의 제1 미소 거울 그룹(210)이 스캐닝 영역(A)을 이동하면서 시편(W)의 제1 이차원 이미지를 측정하고, 크기 변화 후의 제1 미소 거울 그룹(210)이 상기 스캐닝 영역(A)을 이동하면서 제1 이차원 이미지와 다른 축방향 분해능의 제2 이차원 이미지를 측정할 수 있다. 상기 제1 이차원 이미지 및 상기 제2 이차원 이미지를 통해 높이 정보를 계산하고, 시편(W)의 삼차원 이미지를 복원할 수 있다.The optical microscope apparatus 10 measures the first two-dimensional image of the specimen W while the first small mirror group 210 before the size change moves in the scanning region A and detects the first two- Can measure the second two-dimensional image of the axial resolution different from the first two-dimensional image while moving in the scanning area A. The height information can be calculated through the first two-dimensional image and the second two-dimensional image, and the three-dimensional image of the specimen W can be restored.

광학 현미경 장치(10)는, 미소 반사 표시기(200) 하측에 위치하여 제2 미소 거울 그룹(220)에서 반사되는 빛을 차단시키는 차단부재(500)를 더 포함할 수 있고, 제1 미소 거울 그룹(210)에서 반사되는 빛은 대물 렌즈(300)를 향할 수 있다.The optical microscope apparatus 10 may further include a blocking member 500 positioned below the micro-reflective indicator 200 to block light reflected from the second micro-mirror group 220, The light reflected by the objective lens 210 may be directed to the objective lens 300.

또한, 광학 현미경 장치(10)는 레이저 광원(100)과 미소 반사 표시기(200) 사이에 위치하여 레이저 광원(100)에서 방출된 되는 빛을 투과시키는 빔 스플리터(beam splitter; 600)를 더 포함할 수 있다.The optical microscope 10 further includes a beam splitter 600 positioned between the laser light source 100 and the micro-reflective indicator 200 and transmitting the light emitted from the laser light source 100 .

빔 스플리터(600)는 시편(W)에서 반사되어 돌아오는 빛을 광 검출기(400)로 향하도록 편향시킬 수 있다.The beam splitter 600 can deflect the returning light of the specimen W toward the photodetector 400.

광학 현미경 장치(10)는, 레이저 광원(100)과 빔 스플리터(600) 사이에 위치하여 레이저 광원(100)에서 방출된 빛을 통과시키고 미소 반사 표시기(200) 전체 영역을 비출 수 있도록 상기 빛의 사이즈를 확대시킬 수 있는 빔 익스팬더(beam expander; 700)를 더 포함할 수 있다.The optical microscope apparatus 10 is disposed between the laser light source 100 and the beam splitter 600 and allows the light emitted from the laser light source 100 to pass therethrough so that the entire area of the micro- And a beam expander 700 capable of enlarging the size.

광학 현미경 장치(10)는 미소 반사 표시기(200)와 대물 렌즈(300) 사이에 위치하여 제1 미소 거울 그룹(210)에서 반사되는 빛을 평행하게 변형시킬 수 있는 제1 튜브 렌즈(810) 및 빔 스플리터(600)와 광 검출기(400) 사이에 위치하여 빔 스플리터(600)에서 반사된 빛을 평행하게 변형시킬 수 있는 제2 튜브 렌즈(820)를 더 포함할 수 있다.The optical microscope apparatus 10 includes a first tube lens 810 positioned between the micro-reflective indicator 200 and the objective lens 300 and capable of deforming parallel light reflected from the first micro-mirror group 210, And a second tube lens 820 positioned between the beam splitter 600 and the photodetector 400 and capable of deforming the light reflected by the beam splitter 600 in parallel.

또한, 광학 현미경 장치(10)는 제2 튜브 렌즈(820)와 광 검출기(400) 사이에 위치하여 제2 튜브 렌즈(820)를 통과한 빛을 광 검출기(400)에 집광시키는 이미징 렌즈(900)를 더 포함할 수 있다.The optical microscope 10 further includes an imaging lens 900 positioned between the second tube lens 820 and the photodetector 400 to condense the light passing through the second tube lens 820 onto the photodetector 400. [ ).

이하에서는 광학 현미경 장치(10)의 작동 원리를 설명한다. 레이저 광원을(100)을 광원으로 사용한다. 이 레이저 광원(100)에서 방출되는 빛은 빔 익스팬더(700)를 통과하여 미소 반사 표시기(200) 전체 영역으로 비출 수 있는 사이즈로 확대된다. 확대된 빛은 빔 스플리터(600)을 통과하여 미소 반사 표시기(200)를 비춘다. 미소 반사 표시기(200)는 복수의 미소 거울을 포함하고, 복수의 미소 거울들 중 반사 된 빛이 시편(W)을 향하도록 기울어진 제1 미소 거울 그룹(210)과 그 반대로 기울어진 제2 미소 거울 그룹(220)이 있다. 제1 미소 거울 그룹(210)에 반사된 빛은 반사된 영역이 매우 작으므로 마치 점광원에서 발생한 빛처럼 퍼지게 된다. 이 빛은 제1 튜브 렌즈(810)에 의해 평행한 빛이 된다. 이 평행한 빛은 대물 렌즈(300)에 의해 시편(W) 위에 집광된다. 시편(W)에서 반사된 빛은 반대의 경로를 거치며, 핀홀 역할을 하는 제1 미소 거울 그룹(210)에 반사된 빛만 이 빔 스플리터(600)를 향하고, 상기 빛은 빔 스플리터(600)에서 반사되어 광 검출기(400)를 향한다. 빔 스플리터(600)에서 반사된 빛은 제2 튜브 렌즈(820)에 의해서 평행한 빛이 되며, 이미징 렌즈(900)에 의해 광 검출기(400)에 집광된다. 제2 미소 거울 그룹(820)에서 반사된 빛은 차단부재(500)로 향하고, 차단부재(500)에 의해 차단된다. Hereinafter, the operation principle of the optical microscope 10 will be described. A laser light source 100 is used as a light source. The light emitted from the laser light source 100 passes through the beam expander 700 and is enlarged to a size that can be projected to the entire area of the micro-reflective display 200. The enlarged light passes through the beam splitter 600 to illuminate the micro-reflective indicator 200. The micro-reflective indicator 200 includes a plurality of micro-mirrors and includes a first micro-mirror group 210 in which reflected light is tilted toward the sample W among a plurality of micro-micro-mirrors, and a second micro- There is a mirror group 220. The light reflected on the first micro mirror group 210 is very small as reflected light, so that it spreads like light emitted from a point light source. This light becomes parallel light by the first tube lens 810. This parallel light is condensed on the specimen W by the objective lens 300. The light reflected from the specimen W passes through an opposite path and only the light reflected on the first micro mirror group 210 serving as a pinhole is directed to the beam splitter 600 and the light is reflected by the beam splitter 600 To the photodetector (400). The light reflected by the beam splitter 600 is collimated by the second tube lens 820 and is condensed by the imaging lens 900 onto the optical detector 400. The light reflected from the second micro mirror group 820 is directed to the blocking member 500 and is blocked by the blocking member 500.

즉, 일 실시예에 따른 광학 현미경 장치(10)는 삼차원 시편(W)의 표면 형상을 높은 분해능으로 측정하기 위해 포인트 스캐닝 방식을 사용하며, 빠른 속도로 이차원 이미지를 빠르게 스캐닝하고, 시편(W)의 평면 영상 및 높이 정보를 구하여 삼차원 이미지로 복원할 수 있다.That is, the optical microscope apparatus 10 according to the embodiment uses the point scanning method to measure the surface shape of the three-dimensional specimen W with high resolution, quickly scans the two-dimensional image at high speed, The plane image and the height information of the image can be reconstructed into a three-dimensional image.

이하에서는 도2를 참조하여 미소 반사 표시기(200)가 다중 핀홀의 역할을 수행하는 원리를 설명하고, 그에 따라 미소 반사 표시기(200)를 포함하는 광학 현미경 장치(10)가 시편(W)의 평면 영상 및 높이 정보를 구하여 삼차원 이미지로 복원하는 원리를 설명한다. Hereinafter, the principle of the micro-reflective indicator 200 acting as a multiple pinhole will be described with reference to FIG. 2, so that the optical microscope apparatus 10 including the micro- Image and height information and reconstructs it as a three-dimensional image.

광학 현미경 장치(10)는 핀홀의 크기에 따라 다양한 축방향 분해능을 갖는데, 이러한 특징을 이용하기 위하여 일 실시예에 따른 미소 반사 표시기(200)는 복수 개의 미소 거울들을 포함하고, 상기 복수의 미소 거울들 중에서 기울어진 각도가 다른 두 상태의 제1 미소 거울 그룹(210) 및 제2 미소 거울 그룹(220)에서 반사 된 빛은 다른 경로를 갖는다. 대부분의 미소 거울은 제2 미소 거울 그룹(220)에 포함되고, 상기 제2 미소 거울 그룹(220)에서 반사된 빛은 시편(W)을 향하지 않는다. 반면 일부 미소 거울들로 구성된 제1 미소 거울 그룹(210)은 몇 개의 일정 단위와 간격을 갖는다. 상기 제1 미소 거울 그룹(210)에 반사된 빛은 시편(W)을 향하여 시편(W)에 집광되고, 상기 빛은 반사되어 광 검출기(400)로 검출된다. 따라서 이러한 제1 미소 거울 그룹(210)은 다중 핀홀의 역할을 할 수 있다The optical microscope apparatus 10 has various axial resolutions depending on the size of the pinhole. To utilize this characteristic, the micro-reflective indicator 200 according to an embodiment includes a plurality of micro-mirrors, The light reflected from the first micro-mirror group 210 and the second micro-mirror group 220 of the two states having different inclined angles has a different path. Most of the micro-mirrors are included in the second micro-mirror group 220, and the light reflected from the second micro-mirror group 220 is not directed to the specimen W. [ On the other hand, the first micro-mirror group 210 composed of some micro-mirrors is spaced apart from several predetermined units. The light reflected on the first micro mirror group 210 is condensed on the specimen W toward the specimen W and the light is reflected and detected by the photodetector 400. Thus, such first micro-mirror group 210 can serve as multiple pin holes

상기 설명한 원리에 의하여 미소 반사 표시기(200)는 다중 점광원 및 다중 핀홀로써 사용될 수 있다. 프로그램을 통해 미소 반사 표시기(200)의 제1 미소 거울 그룹의 크기를 변화시킴으로써 다양한 크기의 핀홀을 구현할 수 있다. 따라서, 미소 반사 표시기(200)에 의하여 구현된 다중 핀홀은 프로그램으로 그 크기가 쉽고 빠르고 다양하게 바뀔 수 있다. 또한, 동시에 여러 점에서 스캐닝이 이루어지므로 이차원 스캐닝 속도가 매우 빠르며, 광학계의 변화나 시편(W)의 이동 없이, 프로그램으로 제1 미소 거울 그룹(210)의 크기를 변화시킴으로써 다양한 크기의 핀홀에 의하여 동일 영역의 영상을 구하는 효과를 얻을 수 있다. According to the above-described principle, the micro-reflective indicator 200 can be used as a multi-point light source and a multi-pin hole. A pinhole of various sizes can be realized by changing the size of the first micro-mirror group of the micro-reflector 200 through the program. Accordingly, the multiple pinholes implemented by the micro-reflective indicator 200 can be programmed into a variety of sizes that are quick, easy, and easy to change. In addition, since scanning is performed at several points at the same time, the two-dimensional scanning speed is very fast. By changing the size of the first micro mirror group 210 by a program without changing the optical system or moving the specimen W, An effect of obtaining an image of the same area can be obtained.

따라서, 크기가 다른 두 개의 제1 미소 거울 그룹(210)을 이용함으로써, 크기가 다른 두 개의 핀홀로 구하는 것과 같은 시편(W)의 이차원 이미지를 매우 빠르게 순차적으로 얻을 수 있다. 이렇게 획득된 두 이미지는 축방향 분해능이 다르다. 두 종류의 축방향 분해능은 초점 평면에서 벗어난 높이에 대해 다른 빛의 세기로 관찰되며, 이러한 성질을 이용하여 시편(W)의 높이 정보를 look-up 테이블로 나타낼 수 있다. 따라서 이차원 정보는 이차원 스캐닝으로 구한 빛의 세기로 구하며, 나머지 높이 정보는 높이 정보의 look-up 테이블로 계산하여 구한다. 그리하여 시편(W)의 삼차원 이미지를 획득할 수 있다.Thus, by using two first micro-mirror groups 210 of different sizes, a two-dimensional image of the specimen W, such as two pinholes of different sizes, can be obtained very quickly and sequentially. The two acquired images have different axial resolutions. Two types of axial resolution are observed with different light intensities for height off the focal plane. Using this property, the height information of the specimen (W) can be represented as a look-up table. Therefore, the two-dimensional information is obtained by the intensity of the light obtained by the two-dimensional scanning, and the remaining height information is obtained by calculating the look-up table of the height information. Thus, a three-dimensional image of the specimen W can be obtained.

제1 미소 거울 그룹(210)에서 반사된 빛은 광 검출기(400)에 의해 검출될 수 있다. 광 검출기(400)에 의해 검출되는 광의 세기는 제1 미소 거울 그룹(210)의 크기에 기반하여 결정될 수 있다. 예컨대, 제1 미소 거울 그룹(210)의 크기가 더 클수록 광 검출기(400)에 의해 검출되는 빛의 세기는 더 클 수 있다.The light reflected from the first micro mirror group 210 can be detected by the photodetector 400. The intensity of the light detected by the photodetector 400 may be determined based on the size of the first micro-mirror group 210. For example, the larger the size of the first micro mirror group 210, the greater the intensity of light detected by the photodetector 400.

광 검출기(400)는 빛의 세기를 검출할 수 있다. 광 검출기(400)는 시편으로부터의 반사되고 제1 미소 거울 그룹(210)을 거쳐 도달하는 빛의 세기를 검출할 수 있다. 광 검출기(400)에 의해 검출되는 빛의 세기는 빛이 생성된 위치에 따라 변할 수 있다. 반사된 빛이 생성된 위치는 시편(W)의 표면의 위치로서 레이저 광원(100)으로부터 방출된 빛이 조사된 시편(W)의 표면 상의 위치일 수 있다.The photodetector 400 can detect the intensity of light. The photodetector 400 may detect the intensity of light reflected from the specimen and arriving via the first micro-mirror group 210. The intensity of the light detected by the photodetector 400 may vary depending on the position where the light is generated. The position at which the reflected light is generated may be a position on the surface of the specimen W irradiated with the light emitted from the laser light source 100 as the position of the surface of the specimen W.

예컨대, 광 검출기(400)에 의해 검출되는 빛의 세기는 반사된 빛이 생성된 위치가 대물렌즈(300)의 초점이 존재하는 초점 평면 상에 존재하는 위치인 경우에 가장 강할 수 있다. 광 검출기(400)는 시편(W) 및/또는 대물렌즈(300)가 상기 초점 평면의 수직 방향으로 이동함 따라, 시편(W)으로부터의 서로 상이한 반사된 빛들의 세기들을 검출할 수 있다. 광학 현미경 장치(10)는 광 검출기(400)에 의해 검출된For example, the intensity of light detected by the photodetector 400 may be strongest when the position at which the reflected light is generated is at a position on the focal plane on which the focus of the objective lens 300 exists. The photodetector 400 can detect intensities of the different reflected light from the specimen W as the specimen W and / or the objective lens 300 move in the vertical direction of the focal plane. The optical microscope apparatus 10 includes a light source (not shown)

서로 상이한 반사된 빛의 세기들에 기반하여 시편(W)의 높이들의 정보를 검출할 수 있다.Information of the heights of the specimen W can be detected based on the intensities of the reflected light which are different from each other.

시편(160)의 표면 상의 서로 상이한 위치들로부터 반사된 빛들의 세기들은 서로 상이할 수 있다. 말하자면, 광 검출기(400)로부터 검출된 시편(W)의 표면 상의 서로 상이한 위치들로부터의 반사된 빛들의 세기를 응답 곡선에 대입함으로써 대물렌즈(300)의 초점 및 반사된 빛이 생성된 위치 간의 거리가 검출될 수 있다. 검출된 대물렌즈(300)의 초점 및 반사된 빛이 생성된 위치 간의 거리는 시편(W)의 표면 상의 위치에 대한 높이의 정보일 수 있다. 광학 현미경 장치(10)는 시편(W)의 표면 상의 모든 위치들을 스캔함으로써, 시편(W)의 표면 상의 모든 위치들로부터의 반사된 빛들의 세기들을 검출할 수 있다. 광학 현미경 장치(10)는 획득된 상기 반사된 빛들의 세기들을 응답 곡선에 대입함으로써 시편(W)의 표면 상의 모든 위치들에 대한 높이들의 정보를 검출할 수 있고, 시편(W)의 삼차원 이미지를 생성할 수 있다.The intensities of the reflected light from different positions on the surface of the specimen 160 may be different from each other. That is to say, by substituting the intensity of the reflected light from different positions on the surface of the specimen W detected from the photodetector 400 into the response curve, the focal point of the objective lens 300 and the position where the reflected light is generated The distance can be detected. The distance between the focal point of the detected objective lens 300 and the position at which the reflected light is generated may be the height information about the position on the surface of the specimen W. [ The optical microscope apparatus 10 can detect intensities of reflected light from all positions on the surface of the specimen W by scanning all positions on the surface of the specimen W. [ The optical microscope apparatus 10 can detect the information of the heights of all the positions on the surface of the specimen W by substituting the intensity of the obtained reflected light into the response curve and obtain the three- Can be generated.

도3을 참조하여, 미소 반사 표시기(200)가 이차원 이미지 스캐닝하는 원리를 설명한다. 미소 반사 표시기(200)의 스캐닝 영역(A)은 하나일 수 있으며, 복수 개의 영역으로 구획될 수도 있다. 핀홀 역할을 하는 제1 미소 거울 그룹(210)이 일정한 간격으로 떨어져 배치되고 그 사이에 제2 미소 거울 그룹(220)이 배치됨으로써, 한 개의 제1 미소 거울 그룹(210)과 이를 둘러싼 한 개의 제2 미소 거울 그룹(220)으로 이루어진 복수의 영역이 구획될 수 있다. Referring to Fig. 3, the principle of the two-dimensional image scanning by the micro-reflective indicator 200 will be described. The scanning area A of the micro-reflective indicator 200 may be one, or may be divided into a plurality of areas. The first group of micro mirrors 210 serving as pinholes are arranged apart at regular intervals and the second group of micro mirrors 220 is disposed therebetween to form a single group of first micro mirrors 210, A plurality of regions made up of two micro mirror groups 220 can be partitioned.

제2 미소 거울 그룹(220)을 구성하는 복수의 미소 거울들 중에서 종전 제1 미소 거울 그룹(210)에 인접한 미소 거울들부터 차례로 그 각도가 시편(W)을 향하도록 기울어져 제1 미소 거울 그룹(210)을 형성하게 된다. 이와 동시에, 종전의 제1 미소 거울 그룹(210)은 제2 미소 거울 그룹(220)과 같은 시편(W)을 향하지 않도록 각도가 기울어져 제2 미소 거울 그룹(220)에 속하게 된다. 이와 같은 원리를 통하여, 제1 미소 거울 그룹(210)이 스캐닝 영역(A)을 이동함으로써 핀홀이 이차원 평면 내에서 이동한 효과를 만들 수 있다. 이와 같이, 제1 미소 거울 그룹(210)이 모든 영역을 스캐닝하여 이차원 이미지를 획득할 수 있다.From the plurality of micro-mirrors constituting the second micro-mirror group 220, the micro-mirrors adjacent to the former first micro-mirror group 210 are inclined so that their angles are sequentially directed toward the specimen W, (210). At the same time, the previous first micro-mirror group 210 is inclined to fall into the second micro-mirror group 220 such that it does not face the specimen W such as the second micro-mirror group 220. Through such a principle, it is possible to make the effect that the pinhole moves in the two-dimensional plane by moving the scanning area A by the first micro-mirror group 210. Thus, the first micro mirror group 210 can scan all the areas to obtain a two-dimensional image.

도4를 참조하여, 미소 반사 표시기(200)의 제1 미소 거울 그룹(210)의 크기를 변화시킬 수 있는 원리를 설명한다. 프로그램을 통하여 제1 미소 거울 그룹(210)을 구성하는 미소 거울들의 수를 변화시킴으로써 제1 미소 거울 그룹(210)의 크기를 조정할 수 있다. Referring to Fig. 4, the principle of changing the size of the first micro mirror group 210 of the micro mirror indicator 200 will be described. The size of the first micro mirror group 210 can be adjusted by changing the number of micro mirrors constituting the first micro mirror group 210 through the program.

즉, 제1 미소 거울 그룹(210)을 구성하는 가로 m개, 세로 n개의 미소 거울들과 제2 미소 거울 그룹(220)을 구성하는 나머지 미소 거울들의 기울어진 각도를 달리하여 설정함으로써 크기가 (m x n) x (하나의 미소 거울 크기)인 핀홀을 구현할 수 있다. 따라서, 제1 미소 거울 그룹(210)을 구성하는 미소 거울의 개수를 조정함으로써 핀홀의 크기를 쉽게 변화시킬 수 있다.In other words, by setting the tilted angles of the m and n micro mirrors constituting the first micro mirror group 210 and the remaining micro mirrors constituting the second micro mirror group 220 differently, mxn) x (one micro mirror size). Accordingly, the size of the pinhole can be easily changed by adjusting the number of micro mirrors constituting the first micro mirror group 210. [

도5를 참조하여 시편(W)의 동일 영역을 크기가 다른 두 종류의 제1 미소 거울 그룹으로 스캐닝하는 원리 및 삼차원 이미지 획득에 소요되는 시간을 계산하는 방법을 설명한다.Referring to FIG. 5, a principle of scanning the same area of the specimen W into two kinds of first micro-mirror groups having different sizes and a method of calculating the time required for obtaining a three-dimensional image will be described.

도5의 (a)와 같이 적은 수의 미소 거울들로 구성된 제1 미소 거울 그룹(210)을 형성하여 작은 핀홀을 구현할 수 있다. 이와 같은 작은 제1 미소 거울 그룹(210)을 통해 t1초 동안 스캐닝 영역(A)을 스캐닝하여 시편(W)의 제1 이차원 이미지를 얻을 수 있다.  As shown in FIG. 5 (a), a first pinhole group 210 composed of a small number of minute mirrors may be formed to realize a small pinhole. The first two-dimensional image of the specimen W can be obtained by scanning the scanning area A for t1 seconds through the small first micro-mirror group 210 as described above.

그 후, 제1 이차원 이미지를 얻기 위해 형성된 작은 제1 미소 거울 그룹(210) 보다 많은 수의 미소 거울들로 구성된 큰 제1 미소 거울 그룹(210)을 형성하여 큰 핀홀을 구현할 수 있다. 이와 같은 큰 제1 미소 거울 그룹(210)을 통해 t2초 동안 스캐닝 영역(A)을 스캐닝하여 앞서 구한 제1 이차원 이미지와 다른 축방향 분해능의 제2 이차원 이미지를 획득할 수 있다. 그리하여, 상기 두 장의 이차원 이미지로 시편(W) 표면의 높이 정보를 계산할 수 있고, 이들을 통해 시편(W)의 삼차원 이미지를 복원할 수 있다.Thereafter, a large first micro-mirror group 210 composed of a larger number of micro-mirrors than the first small micro-mirror group 210 formed to obtain the first two-dimensional image may be formed to realize a large pin-hole. Through the large first micro-mirror group 210, the scanning area A can be scanned for t 2 seconds to obtain a second two-dimensional image having an axial resolution different from the first two-dimensional image obtained previously. Thus, the height information of the surface of the specimen W can be calculated using the two two-dimensional images, and the three-dimensional image of the specimen W can be restored through the two-dimensional images.

따라서, 시편(W)의 삼차원 이미지를 얻는데 걸리는 시간은 t1+t2가 된다. 이 과정을 계속 반복하면 여러 장의 시편(W)의 삼차원 이미지를 반복해서 구할 수 있다. Therefore, the time taken to obtain the three-dimensional image of the specimen W becomes t1 + t2. By repeating this process repeatedly, three-dimensional images of several specimens (W) can be obtained repeatedly.

도6을 참조하여, 시편(W)의 삼차원 이미지 한 장을 획득하는 과정을 설명한다. 작은 제1 미소 거울 그룹(210)으로 구현된 작은 핀홀의 스캐닝을 통하여 시편(W)의 축방향 분해능이 높은 제1 이차원 이미지 한 장을 획득한다. 그 후, 큰 제2 미소 거울 그룹(210)으로 구현된 큰 핀홀의 스캐닝을 통하여 시편(W)의 축방향 분해능이 낮은 제2 이차원 이미지 한 장을 획득한다. 상기 두 장의 이차원 이미지로 시편(W)의 삼차원 이미지를 복원할 수 있다. 그리고 이 과정을 반복하여 시편(W)의 고속 삼차원 영상을 연속적으로 획득할 수 있다.A process of acquiring a three-dimensional image of the specimen W will be described with reference to FIG. And obtains a first two-dimensional image having a high axial resolution of the specimen W through the scanning of the small pinhole implemented with the small first micro-mirror group 210. Thereafter, through the scanning of the large pinholes embodied in the large second micro-mirror group 210, a second two-dimensional image with low axial resolution of the specimen W is obtained. Dimensional image of the specimen W with the two two-dimensional images. Then, the high-speed three-dimensional image of the specimen W can be successively obtained by repeating this process.

상기 설명한 미소 반사 표시기(200)를 포함하는 광학 현미경 장치(10)를 통하여 빠르게 시편(W)의 이차원 이미지를 획득할 수 있다. 또한, 프로그램을 통해 제1 미소 거울 그룹의 크기와 간격을 제어함으로써, 크기와 간격이 다양한 핀홀을 구현할 수 있다. 이를 통해 별도의 시스템 변화 없이 다양한 측정 면적의 크기 및 영역을 측정할 수 있다. 또한, 시편(W)의 동일 영역의 이차원 이미지 두 장으로 시편(W) 표면의 높이 정보를 획득하는 기술을 도입하여 시편(W)의 삼차원 형상을 매우 빠르게 이미징할 수 있다.A two-dimensional image of the specimen W can be obtained quickly through the optical microscope apparatus 10 including the micro-reflective indicator 200 described above. Also, by controlling the size and the interval of the first group of micro mirrors through the program, pinholes having various sizes and intervals can be realized. This makes it possible to measure the size and area of the various measurement areas without changing the system. The three-dimensional shape of the specimen W can be imaged very quickly by introducing the technique of obtaining the height information of the surface of the specimen W with two two-dimensional images of the same area of the specimen W.

이상과 같이 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 실시예가 설명되었으나 이는 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것이다. 또한, 본 발명이 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Although the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and changes may be made thereto by those skilled in the art to which the present invention belongs. Therefore, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, are included in the scope of the present invention.

10 : 광학 현미경 장치
100 : 레이저 광원
200 : 미소 반사 표시기
210 : 제1 미소 거울 그룹
220 : 제2 미소 거울 그룹
300 : 대물 렌즈
400 : 광 검출기
500 : 차단부재
600 : 빔 스플리터
700 : 빔 익스팬더
810 : 제1 튜브 렌즈
820 : 제2 튜브 렌즈
900 : 이미징 렌즈
A : 스캐닝 영역
W : 시편10: Optical microscope device
100: laser light source
200: Smile reflection indicator
210: 1st smile mirror group
220: 2nd Smile Mirror Group
300: objective lens
400: photodetector
500: blocking member
600: Beam splitter
700: beam expander
810: first tube lens
820: second tube lens
900: imaging lens
A: Scanning area
W: The Psalms