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Measurement Examples
Confocal Laser Scanning Microscopy (CLSM) 기본 원리
Optical sectioning 3D imaging
- depth discrimination
Improved SNR (signal to noise ratio)
- out-of-focus blur rejection
Improved lateral resolution
- up to 1.4 fold
공초점 현미경의 핵심적인 기본 원리는 초점에서만의 영상(또는 신호)만을 디텍터부에서 취득하는 것이다.

그림에서와 같이 시편의 한점에 빛을 조명하고 시편으로부터 반사된 빛을 디텍터에서 취득하려고 할 경우, -만일 핀홀(Pinhole)이 없으면- , 한점에서의 빛만 취득되는 것이 아니라 그 주변으로부터의 빛도 함께 감지되게 된다.

공초점 현미경은 디텍터 부에 핀홀을 설치하여 원래 의도한 점으로부터 반사되는 빛 이외의 빛을 차단함으로써 한점에서만의 신호를 취득하게 된다. 즉, 그림에서와 같이 의도한 한점 이외의 빛(점선)은 핀홀에 의해 차단된다.

이것은 한번에 공간상의 한점의 신호만을 취득하는 공초점 현미경의 가장 독특한 특징이다.

이러한 구성에서 초점은 마치 스타일러스의 Tip과 같은 역할을 할 수 있게 되어 3차원 측정을 할 수 있으며,또한 주변광의 차단으로 인해 광학적인 노이즈가 대폭적으로 감소하여 현미경적인 해상도가 우수해진다.
Confocal Laser Scanning Microscopy (CLSM) 2D Scan 원리
Point-by-point imaging : 2D image acquisition
한번에 한점만을 측정하는 것으로는 의미있는 측정이 제한적이기 때문에 영상을 만들기 위해서는 이러한 점 데이터들을 지속적으로 얻을 수 있는 스캐닝 장치가 필요하다.

이는 마치 스타일러스의 Tip을 가만히 놔둔 상태에서는 프로파일 측정이 되지 않기 때문에, Tip을 측정 대상물의 표면위에서 움직이는 것과 유사하다고 할 수 있다.

2차원 스캐닝 방식은 크게 3가지 방식으로 구분할 수 있으며 (다음 페이지 참고), 이중 빔스캐닝 방식이 가장 효과적이다. 당사를 비롯한 Olympus, Keyence 등 고성능 공초점 현미경 업체에서는 모두 빔스캐닝 방식을 채택하고 있다.
Confocal Laser Scanning Microscopy (CLSM) 3D Scan 원리
Plane-by-plane imaging : 3D image acquisition
2차원 스캐닝에 의한 영상은 다시 광축
방향의 Z 스캐닝 과정을 거쳐 3차원
스캐닝을 완성시킨다.


다시 스타일러스 Tip으로 비교를 하자면,
스타일러스 Tip은 접촉식으로 표면 형상의 굴곡에
따라 Tip의 수직방향 위치가 변하게 되지만,

공초점 현미경은 광학식 비접촉식이기 때문에 Z축 방향으로 움직여 주면서 각 Z축 스캐닝 높이별 신호를 관측하여 3차원 정보를 얻게 된다.
Confocal Laser Scanning Microscopy (CLSM) 3D Profiler
Ideally, signal is detected only when the focus is on the surface
일반적으로 금속 재질의 시편의 경우 빛이 전혀 투과 되지 않으므로, 신호는 표면에서만 얻어지게 된다.
표면에서의 신호만을 추출할 경우, Profiler의 기능을 수행하게 된다.
Confocal Laser Scanning Microscopy (CLSM) 영상비교
일반 현미경 영상
공초점 현미경은 특히 2차원 영상의
해상도가 광학 측정 장치 중 가장 우수하다.


단면의 영상들을 조합하여 선명한 2차원
영상으로 복원할 수 있으며, 위의 사진에서 보는 바와 같이 매우 선명한 영상을 얻을 수 있다.
공초점 현미경 영상