We propose a multi-point scanning dual-detection confocal microscopy (MS-DDCM) for fast 3D volumetric measurements. The proposed MS-DDCM combines the multi-point scanning with a digital micro-mirror device and new height measurement method. In comparison with conventional confocal laser scanning microscopy, MS-DDCM can realize surface profiling without axial scanning. MS-DDCM also enables to achieve two-dimensional images rapidly due to multi-point scanning technique. The MS-DDCM reduces the 3D image acquisition time dramatically. MS-DDCM is composed of two CCDs, one collects the conjugate images and the other collects non-conjugate images, respectively. The ratio of the axial response curves measured by the two detectors provides the linear relationship between the height of the sample surface and the ratio of the intensity signals. Measured intensity is proportional to the reflectance of the sample surface. Whereas ratio of intensity is independent of the reflectance of the sample and intensity of light source. Therefore, MS-DDCM is able to accurately measure the height of samples with various reflectance characteristics. In addition, the conjugate image contains not only the light from the focal point but also the signals from side of focal point. By subtracting non-conjugate image from conjugate image, the resolution is enhanced.
본 논문에서는 고속 3차원 물체의 형상 측정을 위한 다중 점주사 이중 검출 공초점 현미경을 제안하였다. 다중 점주사 이중 검출 공초점 현미경은 디지털 마이크로미러 디바이스를 이용하여 이중 검출 방법과 다중 점주사 방법을 결합함으로써 새로운 고속 3차원 이미징 방법을 구현하였다. 일반적인 공초점 현미경과 비교하여, 다중 점주사 이중 검출 공초점 현미경은 별도의 축방향 스캐닝 없이 높이 측정이 가능할 뿐만 아니라 고속의 횡방향 2차원 스캐닝이 가능하다. 따라서 매우 빠르게 3차원 이미지 획득이 가능하다. 다중 점주사 이중 검출 공초점 현미경은 두 개의 CCD 카메라를 사용하여 공액 이미지와 비공액 이미지를 동시에 획득한다. 각각의 검출기를 사용하여 측정한 두 축방향 응답 곡선의 비는 측정된 신호로 높이를 측정할 수 있는 시스템의 특성화 곡선이 되며, 이 곡선은 주변 환경에 영향을 받지 않고 정확한 높이를 측정할 수 있다. 또한 두 이미지의 차는 공액 이미지의 초점 이미지에 섞인 주변의 이미지가 비공액 이미지에 의해 제거되어 횡방향 분해능을 향상시킨다.