The lateral scanning of confocal microscopy has been needed to measure an area of specimen. Because the confocal microscopy uses point beam and one pinhole. Therefore the confocal microscopy has been depending on the mechanical lateral movement of galvano mirror or stage under specimen to measure an area of specimen. A parallel confocal microscopy proposed to avoid the lateral scanning in confocal microscopy.
The parallel confocal microscopy was realized by confocal mask. The confocal mask is composed of millions of pinholes. Therefore, the parallel confocal microscopy has millions of confocal microsocopy. It means that the parallel confocal microscopy do not need lateral scanning to measure an area of specimen. And it also promises high speed measurement because it do not need mechanical movement for lateral scanning. It is only needed axial scanning of confocal mask to get a surface profile.
In this thesis, parallel confocal microscopy with confocal mask’s axial scanning is constructed for surface measurement without lateral mechanical movement. Center of gravity algorithm is used for calculating the peak of confocal signal, therefore deviation owing to the camera noise is dramatically reduced. The algorithm is implemented by parallel computational method of GPU. Finally, the experimental results show that large-area (tens of millimeter) can be measured at once, the measurement speed is less than 0.5second and the repeatability is less than 0.3um.
일반적인 공초점 주사 현미경은 시편의 높이를 측정하기위해서는 수평방향으로 스캔을 해야된다. 수평방향의 스캔은 갈바노미러나 시편이 놓인 스테이지를 가로, 세로 이동하여 수평방향으로 스캔을 하게된다. 따라서 원하는 영역을 측정하기위해서 수평 스캔에 따라 측정 시간이 길어지는 문제점이 있다.
본 논문에서 제안하는 병렬 공초점 현미경은 이러한 수평방향의 스캔을 없애기위한 방법으로 공초점 마스크를 이용하게된다. 공초점 마스크는 수백만개의 핀홀로 이루어져 있으며 각각의 핀홀은 하나의 공초점 현미경을 형성한다. 따라서 공초점 마스크의 핀홀 갯수만큼 공초점 현미경이 구성하게된다. 따라서 본 논문에서 제안하는 병렬 공초점 현미경은 광축방향의 스캔만 필요로 하고 수평 방향의 스캔이 필요없기 때문에 일반적인 공초점 주사 현미경에 비해 고속 측정을 할 수 있게된다.
본 논문에서는 공초점 마스크를 이용하여 광축방향 스캔만 하는 병렬 공초점 현미경을 실제 구성하였으며 높이 검출 알고리즘으로는 center of gravity알고리즘을 사용하여 전자 노이즈에 둔감하도록 하였다. 또한 고속 연산을 위해 GPU의 core를 이용하여 병렬 처리하였다. 이를 이용해 0.5초이내의 측정 속도를 구현하였으며 시스템의 측정 반복도는 1시그마에서 0.3마이크로미터의 반복도를 얻었다.
