KR101089292B1 - 생의학용 반사／형광 복합 ｉｎ-ｖｉｖｏ 공초점 레이저 주사 현미경 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 생의학용 반사/형광 복합 in-vivo 공초점 레이저 주사 현미경에 관한 것으로, 공초점 레이저 주사 현미경에 있어서, 광원으로부터 출사되는 광을 시편에 조사한 후 시편에서 반사되는 반사 공초점 신호를 획득하여 시편 정보를 검출하는 반사 공초점 현미경, 광원으로부터 출사되는 광을 시편에 조사한 후 시편에서 방출된 형광 공초점 신호를 획득하여 시편 정보를 검출하는 형광 공초점 현미경, 상기 반사 공초점 현미경과 형광 공초점 현미경의 광 경로에 구비되어 진행하는 광을 가시광선 영역과 근적외선 영역으로 분리 및 반사시키기 위한 제 1이색거울; 및 상기 형광 공초점 현미경의 형광 여기(excitation) 파장과 형광 방출(emission) 파장을 분리 및 반사시키기 위한 제 2이색거울을 포함하여 구성되고, 시편으로부터 반사 공초점 신호와 형광 공초점 신호를 동시에 획득하는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 구성되는 본 발명은 반사 공초점 신호와 형광 공초점 신호를 동시에 획득할 수 있고, 부품의 공통 사용으로 부피, 무게 줄이고, 비용을 절감시킬 수 있는 이점이 있다.
생의학, 공초점, 반사, 형광, 현미경, 레이저
Description
본 발명은 생의학용 반사/형광 복합 in-vivo 공초점 레이저 주사 현미경에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 시편에 조사된 광으로부터 반사광과 형광광을 동시에 측정하는 생의학용 반사/형광 복합 in-vivo 공초점 레이저 주사 현미경에 관한 것이다.
일반적으로 공초점 현미경은 광원과 시편상의 초점과, 광검출기 앞의 핀홀이라는 공간 필터가 서로 공액관계를 이루고 있기 때문에 일반 광학현미경에 비해 다양한 장점을 갖고 있다.
초점 평면 밖(out-of-focus)의 신호를 원천적으로 차단하고 초점 평면(in-focus)의 신호만 받아들임으로써 고 분해능의 선명한 영상을 얻을 수 있으며, 비침습 및 2차원 절편 영상을 획득할 수 있다.
한편, 생명/의료 분야의 생명 과학 연구, 질병 진단, 신약 개발에 있어서, 살아 있는 생체 시편에 대하여 손상을 일으키지 않고 시편정보를 영상으로 얻을 수 있는 광학 현미경 기술의 역할은 매우 중요하다.
광학 현미경 기술에서 얻은 다양한 영상 정보는 생명 과학, 의료 질병 진단, 신약 개발 연구에 큰 기여를 하고 있으며, 특히 초기 암세포의 유무를 진단하는데 활발히 응용되고 있다.
이러한 광학 현미경 기술들을 토대로 동일한 생체에 대하여 반사 및 형광의 고해상도 영상들을 동시에 획득할 수 있는 현미경 개발이 필요한 실정이다.
복합 in-vivo 공초점 현미경 기술은 생명/의료 연구에 다양하게 활용될 것이며, 기술 개발하기 위해서는 반사 공초점 현미경과 형광 공초점 현미경이 동일한 거울 스캐너, 광학계와 대물렌즈 등을 공유하도록 설계할 필요성이 있다.
또한, 현미경 시스템의 공유는 광원 및 시편에서 발생하는 광신호를 공유하는 것을 의미하고, 이것은 다양한 정보를 갖는 광신호를 분리하여 획득하는 기술이 필요하다. 그리고 다양한 광신호를 정확하게 획득하기 위하여 여러 가지 수차를 보정하는 광학계의 설계가 필요하다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 공초점 레이저 현미경에 있어서, 반사광과 형광광을 동시에 측정할 수 있는 생의학용 공초점 현미경을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
이와 더불어 다양한 광신호를 정확하게 획득하기 위한 여러 가지 수차를 보정할 수 있는 광학계를 제공하여 상기 반사/형광 복합 공초점 현미경에 적용함으로써 반사/형광 영상을 동시에 정확하게 획득할 수 있는 공초점 현미경을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
또한, 두 종류의 공초점 현미경 결합에 의하여 부피, 무게 및 비용 절감을 실현할 수 있는 공초점 현미경을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 공초점 레이저 주사 현미경에 있어서, 광원으로부터 출사되는 광을 시편에 조사한 후 시편에서 반사되는 반사 공초점 신호를 획득하여 시편 정보를 검출하는 반사 공초점 현미경, 광원으로부터 출사되는 광을 시편에 조사한 후 시편에서 방출된 형광 공초점 신호를 획득하여 시편 정보를 검출하는 형광 공초점 현미경, 상기 반사 공초점 현미경과 형광 공초점 현미경의 광 경로에 구비되어 진행하는 광을 가시광선 영역과 근적외선 영역으로 분리 및 반사시키기 위한 제 1이색거울 및 상기 형광 공초점 현미경의 형광 여 기(excitation) 파장과 형광 방출(emission) 파장을 분리 및 반사시키기 위한 제 2이색거울을 포함하여 구성되고, 시편으로부터 반사 공초점 신호와 형광 공초점 신호를 동시에 획득하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1이색거울은, 800 nm 파장 이상의 광은 전부 투과시키고, 488 nm 내지 750 nm 파장의 광은 전부 반사시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2이색거울은, 488 nm 내지 660 nm 파장의 광은 전부 반사시키고, 나머지 파장의 광은 통과시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 반사 공초점 현미경은, 830 nm 중심 파장을 갖는 광원을 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 형광 공초점 현미경은, 488 nm와 660 nm의 파장을 갖는 광원을 2개 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 반사 공초점 현미경과, 형광 공초점 현미경은, 진행하는 광의 수차를 보정하기 위한 수차보정부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 수차보정부는, 제 1보정렌즈와 제 2보정렌즈로 구성되고, 상기 제 1보정렌즈는, 양면볼록렌즈, 양면오옥렌즈, 요철렌즈 및 양면볼록렌즈가 순차적으로 구성되며, 상기 제 2보정렌즈는, 요철렌즈, 양면오목렌즈, 양면볼록렌즈, 요철렌즈가 순차적으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 수차보정부는, 1.8배 내지 2배의 배율을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 반사 공초점 현미경와, 형광 공초점 현미경은, 각각의 광검출기 를 통해 반사 공초점 신호와 형광 공초점 신호를 획득하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 반사 공초점 현미경과 형광 공초점 현미경은, 거울 스캐너, 수차보정부, λ/4 지연판, 대물렌즈를 공통으로 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되고 적용되는 본 발명은 두 종류의 공초점 현미경을 하나의 현미경을 결합시키고, 구성부품을 공통적으로 사용함으로써 부피와 무게를 줄일 수 있고, 비용을 크게 절감시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 시편에 대한 반사 및 형광 영상을 동시에 측정 및 획득할 수 있어 활용도가 매우 높은 이점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 생의학용 반사/형광 복합 in-vivo 공초점 레이저 주사 현미경의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반사 공초점 현미경의 개략도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 형광 공초점 현미경의 개략도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 반사 형광 복합 in-vivo 공초점 레이저 주사 현미경의 개략도, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제 1보정렌즈 렌즈의 렌즈 구성을 나타낸 개략도, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제 2보정렌즈의 렌즈 구성을 나타낸 개략도, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 제 1보정렌즈와 제 2보정렌즈가 결합된 수차보정부의 구성을 나타낸 개략도이다.
본 발명에 따른 생의학용 반사/형광 복합 in-vivo 공초점 레이저 주사 현미경은 공초점 레이저 주사 현미경에 있어서, 광원으로부터 출사되는 광을 시편에 조사한 후 시편에서 반사되는 반사 공초점 신호를 획득하여 시편 정보를 검출하는 반사 공초점 현미경, 광원으로부터 출사되는 광을 시편에 조사한 후 시편에서 방출된 형광 공초점 신호를 획득하여 시편 정보를 검출하는 형광 공초점 현미경, 상기 반사 공초점 현미경과 형광 공초점 현미경의 광 경로에 구비되어 진행하는 광을 가시광선 영역과 근적외선 영역으로 분리 및 반사시키기 위한 제 1이색거울 및 상기 형광 공초점 현미경의 형광 여기(excitation) 파장과 형광 방출(emission) 파장을 분리 및 반사시키기 위한 제 2이색거울을 포함하여 구성되고, 시편으로부터 반사 공초점 신호와 형광 공초점 신호를 동시에 획득하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 반사 공초점 현미경(28)의 구성을 나타낸 것이다. 830 nm 중심 파장에 40 nm 파장 대역을 갖는 다이오드 레이저(1)를 반사 in-vivo 공초점 현미경(28)의 광원으로 사용한다.
일반적으로 반사 공초점 현미경은 광손실을 최소화하기 위하여 레이저의 편광 특성을 이용하는데, 이러한 이유에 의해 830 nm의 다이오드 레이저(1)에서 발생하는 레이저의 편광 특성을 유지하기 위하여 편광 유지 광섬유(4 ; polarization-maintaining fiber)를 사용한다. 상기 편광 유지 광섬유(4)를 통과한 레이저는 광섬유의 NA(numerical aperture)에 의해 일정한 각을 가지면서 퍼져나간다. 이렇게 퍼지는 빛을 직경을 8 mm를 갖는 평행빔으로 만들어주기 위해 830 nm 파장용 콜리메이터(7 ; ex). OZ Optics사)를 사용한다.
상기 콜리메이터(collimator ; 7)를 통과한 빛은 편광빔분할기(PBS ; polarizing beam splitter ; 9)에 도달하는데, 상기 편광빔분할기(9)는 P파 편광을 갖는 빛은 투과시키고 S파 편광을 갖는 빛은 반사시킨다. 편광 유지 광섬유(4)를 통과한 빛이 P파 편광을 갖도록 광섬유를 회전시키면 상기 콜리메이터(7)를 통과한 평행빔은 편광빔분할기(9)를 통과하게 된다. 광손실이 거의 없이 편광빔분할기(9)를 통과한 빛은 제 1이색거울(dichroic mirror ; 14)을 다시 통과한다.
상기 제 1이색거울은(14)은 반사 공초점 현미경(28)과 형광 공초점 현미경(29)을 결합하는데 가장 중요한 부품이 된다. 제 1이색거울(14)은 800 nm 파장 이상의 빛은 100% 투과시키고 488 nm부터 750 nm까지의 파장의 빛은 100 % 반사시키도록 제작되어야 한다. 왜냐하면 반사 공초점 신호와 형광 공초점 신호를 독립적으로 검출하기 위해서는 800 nm 내지 840 nm 정도의 파장 대역을 갖는 반사 신호와 488 nm 내지 750 nm 정도의 파장 대역을 갖는 형광 신호를 반드시 분리시켜야 하기 때문이다. 따라서 상기 제 1이색거울은(14)은 이러한 요구 사항을 만족시키도록 설계된다.
상기 제 1이색거울(14)을 통과한 빛은 갈바노 거울과 공진 거울로 구성된 거울 스캐너(15)에 도달한다. 1024*1024 픽셀의 공초점 영상을 얻기 위해 공진 거울 스캐너는 4 kHz의 공진 주파수를 갖는 것이 바람직하다. 평행빔은 상기 거울 스캐너(15)에 의해 시편(27)위에서 스캐닝을 위한 시야각(field of view)을 갖게 된다.
상기 스캐너(15)에 반사된 평행빔은 수차보정부(21)로 들어간다. 수차보정부(21)는 afocal system으로서, 약 1.85배의 배율을 가지고 있다. afocal system은 들어오는 빔의 입사각이 존재해도 빔의 평행도를 유지시키는 역할을 하는데, 상기 수차보정부(21)가 약 1.85배의 배율을 가지므로 8 mm 직경의 평행빔이 직경 15 mm의 평행빔이 되어 나온다. 수차보정부(21)는 반사 공초점 현미경(28)과 형광 공초점 현미경(29)이 동시에 공유하는 광학계이므로 색수차, 기하수차, 상면 만곡 등의 여러 수차들이 최소가 되도록 설계되어야 한다.
상기 수차보정부의 배율 범위는 현미경 시스템의 사양에 따라 다른데, 본 발명에서는 대략 1.8 내지 2배가 적당하며, 이러한 배율 설정은 당업자라면 용이하게 실시할 수 있다.
여기서 상기 수차보정부(21)는 제 1보정렌즈(22)와 제 2보정렌즈(23)로 이루어져 있다. 제 1보정렌즈(22)와 제 2보정렌즈(23)는 도 4와 도 5에서 자세히 설명한다. 수차보정부를 통해 직경이 15 mm로 커진 평행빔은 λ/4 지연판(QWP, quarter-wave plate ; 24)을 통과한다. P파나 S파와 같은 선 편광 빛이 상기 λ/4지연판(24)을 통과하면 원형 편광으로 바뀐다. 이 원형 편광을 갖는 빛은 대물렌즈(26)의 back aperture로 들어간다.
대물렌즈(26)는 PZT 액추에이터(25)와 조립이 되어 상기 대물렌즈(26)를 광축 방향으로 위아래로 구동된다. 액추에이터(25)의 구동 범위는 closed loop 제어에서 400um 이다. 대물렌즈를 통과한 빛은 시편(27) 위에 집광되며, 여기서 반사된 빛은 다시 대물렌즈(26)를 지나 λ/4 지연판(24)을 통과하게 된다.
상기 λ/4 지연판(24)을 통과하여 원형 편광이 된 빛이 또 다시 λ/4지연판(24)을 통과할 경우, 원래의 선 편광이 90도 만큼 회전한 선 편광으로 바뀐다.
다시 말해, P파 편광을 갖는 빛이 상기 λ/4지연판(24)을 두 번 통과할 경우 S파 편광을 갖는 빛으로 변한다. 즉, 830 nm 다이오드 레이저(1)에서 나온 P파 편광 빛은 시편에 반사된 후 다시 λ/4 지연판(24)을 통과하면서 S파 편광 빛으로 바뀐다. 이렇게 편광 방향이 바뀐 빛은 수차보정부(21)를 다시 통과하고, 거울 스캐너(15)에 반사된 후, 제 1이색거울(14)을 통과한다.
상기 편광빔분할기(9)는 S파 편광 빛을 반사시키므로 시편에서 돌아온 빛을 투과시키지 않고 반사시켜서 Band-pass 필터(10)에 도달하도록 한다. 상기 Band-pass 필터(10)는 시편에서 나오는 형광 신호가 광검출기(13)에 들어오는 것을 차단하기 위하여 사용되며, Band-pass 필터(10)를 통과한 빛은 포커싱 렌즈(11)에 의해 핀홀(12)에 집광된 후 광검출기(13)에 도달함으로써 반사 공초점 신호를 획득하게 된다.
도 2는 형광 in-vivo 공초점 현미경(29)의 구조를 나타낸다.
상기 형광 공초점 현미경은 488 nm 다이오드 레이저(2)와 660 nm 다이오드 레이저(3)를 광원으로 서로 다른 파장을 갖는 광원을 사용함으로써, 형광 in-vivo 공초점 현미경(29)의 응용성을 높이고자 한다.
형광 공초점 현미경(29)은 일반적으로 빛의 편광 특성을 이용하지 않으므로 반사 공초점 현미경(28)과 같이 편광 유지 광섬유(4)를 이용하지 않고 싱글 모드 광섬유(single-mode fiber ; 5)를 사용한다. 형광 공초점 현미경에서는 두 개의 레 이저 파장을 하나로 합치기 위해 Two wavelength combiner(6)를 사용하며, Two wavelength combiner(6)를 통과하여 두 파장이 하나로 합쳐진 빛은 일정한 각을 가지면서 퍼져나간다. 이렇게 퍼지는 빛을 직경 8 mm를 갖는 평행빔으로 만들어주기 위해 488 nm 내지 700 nm 파장용 콜리메이터(8)를 사용하며, 이를 통과한 빛은 제 2이색거울(16)에 도달한다. 상기 제 2이색거울(16)은 형광 여기(excitation) 빛과 형광 방출(emission) 빛을 나누어주는 중요한 역할을 한다.
상기 제 2이색거울(16)은 488 nm 내지 750 nm까지의 파장 대역에서 488 nm 다이오드 레이저(2)와 660 nm 다이오드 레이저(3)를 100% 반사시키고 나머지 파장들을 100% 통과시키는 역할을 한다. 만약 488 nm 또는 660 nm 파장의 빛이 제 2이색거울(16)을 통과하더라도 모터형 필터 휠(motorized filter wheel ; 17)에 결합되어 있는 형광 필터들에 의해 차단된다. 제 2이색거울(16)에 반사된 형광 여기 빛은 제 1이색거울(14)에 다시 반사되어 거울 스캐너(15)에 도달하게 된다.
거울 스캐너(15)에 반사된 빛은 수차보정부(21)를 통과하고 λ/4 지연판(24)을 통과하고 최종적으로 대물렌즈(26)를 지나서 형광 시편(27) 위에 집광된다. 여기서 형광 여기 빛에 의해 형광 시편(27)에서 형광 방출 빛이 발생하게 되고 방출된 형광 빛은 다시 대물렌즈(26)를 지나서 λ/4지연판(24)과 수차보정부(21)를 통과한 후 상기 거울 스캐너(15)와 제 1이색거울(14)에 반사되고 제 2이색거울(16)을 통과한다.
상기 제 2이색거울(16)을 투과한 형광 방출 빛은 모터형 필터 휠(17)에 결합되어 있는 형광 필터들에 의해 선택적으로 투과 또는 차단된다. 형광 필터에서 선 택적으로 투과된 빛은 포커싱 렌즈(18)에 의해 핀홀(19)에 집광된 후 이는 광검출기(20)에 도달함으로써 형광 공초점 신호를 획득하게 된다.
도 3은 반사 in-vivo 공초점 현미경(28)과 형광 in-vivo 공초점 현미경(29)이 결합된 반사 형광 복합 in-vivo 공초점 현미경(41)의 구조를 나타낸 것이다. 제 1이색거울(14)을 기준으로 반사 in-vivo 공초점 현미경(28)과 형광 in-vivo 공초점 현미경(29)이 결합되어 있는 구조이다. 앞에서 언급했듯이, 제 1이색거울(14)이 반사 in-vivo 공초점 현미경(28)과 형광 in-vivo 공초점 현미경(29)을 결합시키는 중요한 역할을 한다.
앞서 설명한 바와 같이 반사 공초점 현미경과 형광 공초점 현미경의 공초점 반사 신호와 공초점 형광 신호를 분리시키기 위해 제 1, 2이색거울을 사용하고, 이에 의해 분리된 반사 공초점 신호와 형광 공초점 신호는 서로 다른 광검출기에서 독립적으로 검출된다. 반사 in-vivo 공초점 현미경과 형광 in-vivo 공초점 현미경은 거울 스캐너, 수차보정부, QWP와 대물렌즈를 공통적으로 사용하도록 구성된다. 이러한 현미경 구조를 이용하여, 반사 및 형광 공초점 영상을 동시에 획득한다.
도 4는 수차보정부(21)의 제 1보정렌즈(22)를 나타내고 있다. 제 1보정렌즈(22)는 4장의 단일 렌즈(singlet)로 이루어져 있고 4장의 렌즈는 상용품이 아닌 제작 렌즈이다. 제 1렌즈(30)는 양면볼록(biconvex) 렌즈, 두 번째 렌즈(31)는 양면오목(biconcave) 렌즈, 세 번째 렌즈(32)는 요철(meniscus) 렌즈이고 네 번째 렌즈(33)는 양면볼록(biconvex) 렌즈로 구성되어 있다. 거울 스캐너(15)의 거울 면에 빛이 반사되어 제 1보정렌즈(22)로 입사되기 때문에 거울 스캐너(15)의 거울 면을 물체(object) 평면(41)으로 간주할 수 있다. 물체 평면(41)에서 나온 빛은 제 1보정렌즈(22)의 상(image) 평면(34)에 집광되는데 상(image) 평면(34)은 눈으로 보이지 않는 가상적인 평면이다. 4장의 단일 렌즈(singlet)에 대한 자세한 정보(곡률 반경, 재료, 거리 등)는 표 1과 같다.
<표 1>
| 표면 |
곡률 반경(mm) |
두께(mm) |
유리 재료 |
지름(mm) |
| 물체 | Infinity | 30 | ||
| 1 | 30.61 | 9.84 | BACD2 | 22 |
| 2 | -30.61 | 1.7 | 22 | |
| 3 | -26.69 | 1 | SF5 | 22 |
| 4 | 193.98 | 42.66 | 22 | |
| 5 | -16.8 | 1 | F2 | 26 |
| 6 | -49.63 | 11.73 | 26 | |
| 7 | 71.11 | 5 | FDS1 | 34 |
| 8 | -71.11 | 6.96 | 34 | |
| 상 | Infinity |
도 5는 수차보정부(21)의 제 2보정렌즈(23)를 나타낸 것이다.
제 2보정렌즈(23)는 2장의 단일 렌즈(singlet)와 단일 렌즈 2장이 결합된 이중 렌즈(doublet) 한 쌍으로 이루어진 구조를 갖는다. 4장의 렌즈는 상용품이 아닌 제작 렌즈이다. 첫 번째 렌즈(35)는 요철(meniscus) 렌즈, 두 번째 렌즈(36)는 양면오목(biconcave) 렌즈, 세 번째 렌즈(37)는 양면볼록(biconvex) 렌즈이고 네 번째 렌즈(38)는 요철(meniscus) 렌즈로 구성되어 있다. 제 1보정렌즈(22)의 상(image) 평면(34)이 제 2보정렌즈(23)에서는 물체(object) 평면(39)으로 간주된다.
물체 평면(39)에서 퍼져서 나온 빛은 제 2보정렌즈(23)를 지나서 평행빔이 되어 상(image) 평면(40)에 도달하는데, 상(image) 평면(40)은 대물렌즈(26)의 back aperture를 의미한다. 2장의 단일 렌즈(singlet)와 단일 렌즈 2장이 결합된 이중 렌즈(doublet) 한 쌍에 대한 자세한 정보(곡률 반경, 재료, 거리 등)는 표 2와 같다.
<표 2>
| 표면 |
곡률 반경(mm) |
두께(mm) |
유리 재료 |
지름(mm) |
| 물체 | Infinity | 64.1 | ||
| 1 | 64.7 | 2.8 | FDS1 | 26 |
| 2 | 217.4 | 73.7 | 26 | |
| 3 | -30.61 | 3.9 | FD60 | 20 |
| 4 | 16.8 | 0.001 | 20 | |
| 5 | 16.8 | 11.4 | SK12 | 20 |
| 6 | -30.61 | 18.6 | 20 | |
| 7 | -30.61 | 4.3 | FDS1 | 24 |
| 8 | -24.8 | 20 | 24 | |
| 상 | Infinity |
도 6은 제 1보정렌즈(22)와 제 2보정렌즈(23)가 결합된 수차보정부(21)를 나타낸 것이다. 상기 거울 스캐너(15)에서 반사된, 또는 물체 평면(41)에 나온 직경 8 mm의 평행빔은 1.85배의 배율을 갖는 수차보정부(21)를 통과하면서 직경 15 mm의 평행빔으로 확대되어 대물렌즈(26)의 back aperture, 또는 상(image) 평면(40)에 도달한다.
상기 수차보정부(21)는 488 nm 내지 830 nm까지 약 350 nm의 파장 대역에서 여러 가지 수차를 보정하기 위하여 앞서 설명한 바와 같이 제 보정렌즈와 제 2보정렌즈로 구성된 8장의 제작 렌즈로 구비되어 있다.
이와 같이 구성되고 작용되는 본 발명은 반사 공초점과 형광 공초점을 하나 로 결합시키고 다수의 구성요소를 공통적으로 사용할 수 있음으로 부피와 무게를 줄이고, 비용을 절감시킬 수 있는 이점이 있다. 또한, 가장 큰 이점으로 시편에 대한 반사 신호와 형광 신호를 동시에 측정할 수 있는 장점이 있다.
이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다.
오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반사 공초점 현미경의 개략도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 형광 공초점 현미경의 개략도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 반사 형광 복합 in-vivo 공초점 레이저 주사 현미경의 개략도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제 1보정렌즈의 렌즈 구성을 나타낸 개략도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제 2보정렌즈의 렌즈 구성을 나타낸 개략도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 제 1보정렌즈와 제 2보정렌즈가 결합된 수차보정부의 구성을 나타낸 개략도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
28 : 반사 공초점 현미경
29 : 형광 공초점 현미경
21 : 수차보정부
41 : 형광 공초점 현미경
14 : 제 1이색거울
16 : 제 2이색거울
22 : 제 1보정렌즈
23 : 제 2보정렌즈
Claims (10)
- 공초점 레이저 주사 현미경에 있어서,광원으로부터 출사되는 광을 시편에 조사한 후 시편에서 반사되는 반사 공초점 신호를 획득하여 시편 정보를 검출하는 반사 공초점 현미경;광원으로부터 출사되는 광을 시편에 조사한 후 시편에서 방출된 형광 공초점 신호를 획득하여 시편 정보를 검출하는 형광 공초점 현미경;상기 반사 공초점 현미경과 형광 공초점 현미경의 광 경로에 구비되어 진행하는 광을 가시광선 영역과 근적외선 영역으로 분리 및 반사시키기 위한 제 1이색거울; 및상기 형광 공초점 현미경의 형광 여기(excitation) 파장과 형광 방출(emission) 파장을 분리 및 반사시키기 위한 제 2이색거울;을 포함하여 구성되고,시편으로부터 반사 공초점 신호와 형광 공초점 신호를 동시에 획득하며,상기 반사 공초점 현미경과 형광 공초점 현미경은 진행하는 광의 수차를 보정하기 위한 수차보정부를 더 포함하고,상기 수차보정부는,제 1보정렌즈와 제 2보정렌즈로 구성되고,상기 제 1보정렌즈는, 양면볼록렌즈, 양면오옥렌즈, 요철렌즈 및 양면볼록렌즈가 순차적으로 구성되며,상기 제 2보정렌즈는, 요철렌즈, 양면오목렌즈, 양면볼록렌즈, 요철렌즈가 순차적으로 구성되는 것을 특징으로 하는 생의학용 반사/형광 복합 in-vivo 공초점 레이저 주사 현미경.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1이색거울은,800 nm 파장 이상의 광은 전부 투과시키고, 488 nm 내지 750 nm 파장의 광은 전부 반사시키는 것을 특징으로 하는 생의학용 반사/형광 복합 in-vivo 공초점 레 이저 주사 현미경.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 2이색거울은,488 nm 내지 660 nm 파장의 광은 전부 반사시키고, 나머지 파장의 광은 통과시키는 것을 특징으로 하는 생의학용 반사/형광 복합 in-vivo 공초점 레이저 주사 현미경.
- 제 1항에 있어서, 상기 반사 공초점 현미경은,830 nm 중심 파장을 갖는 광원을 사용하는 것을 특징으로 하는 생의학용 반사/형광 복합 in-vivo 공초점 레이저 주사 현미경.
- 제 1항에 있어서, 상기 형광 공초점 현미경은,488 nm와 660 nm의 파장을 갖는 광원을 2개 사용하는 것을 특징으로 하는 생의학용 반사/형광 복합 in-vivo 공초점 레이저 주사 현미경.
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- 제 1항에 있어서, 상기 수차보정부는,1.8배 내지 2배의 배율을 갖는 것을 특징으로 하는 생의학용 반사/형광 복합 in-vivo 공초점 레이저 주사 현미경.
- 제 1항에 있어서, 상기 반사 공초점 현미경와, 형광 공초점 현미경은,각각의 광검출기를 통해 반사 공초점 신호와 형광 공초점 신호를 획득하는 것을 특징으로 하는 생의학용 반사/형광 복합 in-vivo 공초점 레이저 주사 현미경.
- 제 1항에 있어서, 상기 반사 공초점 현미경과 형광 공초점 현미경은,거울 스캐너, 수차보정부, λ/지연판, 대물렌즈를 공통으로 사용하는 것을 특징으로 하는 생의학용 반사/형광 복합 in-vivo 공초점 레이저 주사 현미경.
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