KR101431958B1 - 초고해상도 광학 영상 장치 및 이를 이용한 광학 영상 방법 - Google Patents

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Abstract

초고해상도 광학 영상 장치 및 이를 이용한 광학 영상 방법이 개시된다. 광학 영상 장치는 입사광을 제공하는 광원부; 복수의 나노 구조를 가지는 나노 패턴칩; 상기 복수의 나노 구조의 국소 영역에서 표면 플라즈몬 공명이 발생할 수 있도록 상기 입사광의 수평 방향 및 깊이 방향 중 적어도 하나로의 입사 특성을 변경하는 광원 조정계; 및 상기 표면 플라즈몬 공명에 의해 상기 국소 영역에 위치한 시료에서 발생한 형광 신호를 추출하고 영상화하는 영상 검출부를 포함할 수 있다.

Description

초고해상도 광학 영상 장치 및 이를 이용한 광학 영상 방법{Super resolved fluorescence image apparatus and fluorescence image method}
본 발명은 초고해상도 광학 영학 영상에 관한 것으로, 보다 상세하게 시료의 수평 및 깊이 방향으로의 선택적 측정이 가능한 광학 영상 장치 및 이를 이용한 광학 영상 방법에 관한 것이다.
최근 바이오산업이 미래를 선도할 차세대 사업으로 부상하고 있으며, 이에 따라 측정 시스템 분야에서도 다양한 생체 영상법이 개발되고 있는 추세이다.
전반사 광학 영상법은 빛이 전반사될 때 형성되는 소실파를 이용하여 형광체를 여기 시키는 방법으로서, 소실파가 표면으로부터 수백 나노미터 사이에 형성되기 때문에 특정 범위 안의 형광체만 선택적으로 여기시킬 수 있으며, 이러한 특징으로 인하여 광학 영상법 중에서도 세포막 등의 특정 계면에서의 상호 작용을 연구하는데 주로 사용된다.
기존의 전반사 광학 현미경은, 시료와 기판 사이의 계면에서 입사광를 전반사시켜 발생하는, 깊이 방향으로 국소화된 소실파로 시료에 염색된 형광체를 여기(excitation) 시키고 여기된 형광체에서 방출된 형광 신호를 검출하고 영상화하는 기본적인 구성을 가지고 있다. 그러나 아베(Abbe)의 회절 방정식에 의해 계산될 수 있는 수평 방향으로의 분해능 한계보다 작은 분자 또는 분자의 이동 경로 등을 기존의 전반사 형광 현미경으로는 검출하기가 불가능하거나 어렵다. 따라서 깊이 방향으로의 높은 분해능뿐만 아니라, 수평 방향으로의 높은 분해능을 갖는 전반사 형광 현미경이 필요하다. 나아가, 종래의 전반사 광학 현미경은 동일한 표면 내에서 선택적인 여기가 불가능한 문제점이 있다.
본 발명은 측정하고자 하는 샘플 시료의 표면으로부터 깊이 방향뿐만 아니라 수평 방향으로 높은 분해능을 갖는 전반사가 가능한 광학 영상 장치 및 이를 이용한 광학 영상 방법을 제공하기 위한 것이다.
이에 따라, 본 발명은 나노 패턴칩 및 광원 조정계 기반 표면에서의 선택적 입사 광원 여기를 가능케 할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 깊이 방향뿐만 아니라 수평 방향으로 높은 분해능을 갖는 전반사 기반의 영상화가 가능한 광학 영상 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 입사광을 제공하는 광원부; 복수의 나노 구조를 가지는 나노 패턴칩; 상기 복수의 나노 구조의 국소 영역에서 표면 플라즈몬 공명이 발생할 수 있도록 상기 입사광의 수평 방향 및 깊이 방향 중 적어도 하나로의 입사 특성을 변경하는 광원 조정계; 및 상기 표면 플라즈몬 공명에 의해 상기 국소 영역에 위치한 시료에서 발생한 형광 신호를 추출하고 영상화하는 영상 검출부를 포함하는 광학 영상 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 깊이 방향뿐만 아니라 수평 방향으로 높은 분해능을 갖는 전반사 기반의 영상화가 가능한 광학 영상 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 나노 구조의 국소 영역에서 표면 플라즈몬 공명이 발생할 수 있도록 상기 입사광의 수평 방향 및 깊이 방향 중 적어도 하나로의 입사 특성을 변경하는 단계; 및 상기 표면 플라즈몬 공명에 의해 상기 국소 영역에 위치한 시료에서 발생한 형광 신호를 추출하고 영상화하는 단계를 포함하는 광학 영상 방법이 제공될 수 있다.
상기 입사 특성을 변경하는 단계는, 상기 입사광의 횡단면 크기 및 입사광 경로를 변경하는 단계; 및 상기 변경된 입사광을 수평 방향으로 회전시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 수평 방향으로 회전시키는 단계 이전 또는 이후에, 상기 입사광의 입사각을 조정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초고해상도 광학 영상 장치 및 이를 이용한 광학 영상 방법을 제공함에 따라 측정하고자 하는 샘플 시료의 표면으로부터 깊이 방향뿐만 아니라 수평 방향으로 높은 분해능을 갖는 전반사가 가능케 할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 나노 패턴칩 및 광원 조정계 기반 샘플 시료 내에서 선택적 입사 광원 여기를 가능케 할 수도 있다
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 영상 장치의 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 영상 장치의 상세 구조를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공간광분배기의 구조를 도시한 도면.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공간광분배기의 동작을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광조향 프리즘의 동작을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 입사각 조정계의 동작을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 동적움직임을 갖는 샘플시료에 대한 초고분해능 영상 복원법을 설명하기 위해 도시한 도면.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 영상 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 영상 장치의 상세 구조를 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공간광분배기의 구조를 도시한 도면이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공간광분배기의 동작을 설명하기 위해 도시한 도면이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광조향 프리즘의 동작을 설명하기 위해 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 입사각 조정계의 동작을 설명하기 위해 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 동적움직임을 갖는 샘플시료에 대한 초고분해능 영상 복원법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 영상 장치는 나노 패턴칩(120), 광원부(140), 광원 조정계(130) 및 영상 검출부(110)를 포함하여 구성된다.
나노 패턴칩(120)은 복수의 나노 구조를 갖는다. 여기서, 복수의 나노 구조는 불규칙하게 배열된 나노섬, 나노 기둥 또는 나노 홀일 수 있다. 이에 한정되지 않고, 복수의 나노 구조는 일정한 주기에 따라 규칙적으로 배열된 구조일 수도 있음은 당연하다. 불규칙한 나노 구조는 은(Ag) 박막 위에 은(Ag)으로 된 금속층을 얇게 형성한 후 150 내지 200℃에서 가열해줌으로써 형성될 수 있다. 또한, 나노 구조는 불규칙한 나노홀 구조 금속 박막 상에 형성된 금속층(예를 들어, Ag층)을 적절히 가열함으로써 형성될 수도 있다.
다른 예를 들어, 규칙적으로 배열된 나노 홀 구조는 예를 들어, 은(Ag) 박막 위에서 전자빔 리소그래피를 이용하여 제조될 수 있다.
예를 들어, 나노섬, 나노기둥 또는 나노홀과 같은 나노 구조는 다각형 형상을 가질 수 있다. 여기서, 다각형은 예를 들어, 삼각형, 직사각형, 정사각형, 마름모 또는 원형 등과 같은 다양한 형상일 수 있다.
나노 패턴칩(120)에서 복수의 나노구조는, 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt) 또는 알루미늄(Al) 중 적어도 하나로 이루어질 수 있으며, 또는 복수의 나노구조는 각각 상이한 금속들 중 서로 다른 금속으로 이루어질 수도 있다.
광원부(140)는 나노 패턴칩(120)에 입사될 광원을 제공하기 위한 수단이다. 즉, 광원부(140)에 의해 출사된 입사광은 나노 패턴칩(120)으로 제공되며, 복수의 나노구조의 국소 영역에서 표면 플라즈몬 공명(SPR: surface plasmon resonance)을 발생시킨다.
이해와 설명의 편의를 도모하기 위해, 표면 플라즈몬 공명에 관해 간략하게 설명하기로 하자.
나노 패턴칩(120)에서 표면 플라즈몬 공명 현상이 발생될 수 있는 조건들은 RCWA(rigorous coupled wave analysis) 또는 FDTD(finite difference time domain)을 통한 계산에 의해 구할 수 있다. 나노 패턴칩(120)을 형성하는 방법은 사용되는 공정들이 적용될 수 있다.
플라스몬은 금속 내의 자유전자가 집단적으로 진동하는 유사 입자를 의미하며, 나노 패턴칩(120)에서는 플라스몬이 표면에 국부적으로 존재하기 때문에 표면 플라스몬이라 한다. 복수의 나노구조 상에 존재하는 표면 플라스몬이 입사광(광자)과 결합되어 강화된 전기장이 발생되는 현상을 표면 플라스몬 공명이라 하며, 본 실시예에서와 같이 국소 영역에서 표면 플라스몬 공명이 발생되는 경우 이를 국소 표면 플라스몬 공명(Localized SPR)이라 한다.
본 발명의 일 실시예에 따라 입사광이 나노 패턴칩(120) 하부에서 전반사되며, 전반사에 의해 발생된 소실파에 의해 국소 영역에서 표면 플라즈몬 공명 현상이 발생된다.
이와 같이, 표면 플라즈몬 공명을 위해 전반사가 이용된다는 점에서 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 영상 장치는 전반사 광학 현미경일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 나노 패턴칩(120)상에는 형광 물질이 염색된 시료가 배치되며, 표면 플라즈몬 공명이 발생된 국소 영역에 위치한 시료(형광체)가 여기되어 형광 신호를 방출하게 된다.
영상 검출부(110)는 나노 패턴칩(120)상의 국소 영역에서 발생된 형광 신호를 추출하고 이를 영상화하기 위한 수단이다.
광원 조정계(130)는 광원부(140)에서 출사된 입사광의 입사 특성을 변경하기 위한 수단이다. 여기서, 입사 특성은 입사광의 횡단면 크기, 입사광 경로, 입사 방향 및 입사각 중 복수일 수 있다. 즉, 광원 조정계(130)는 입사 특성이 변경된 입사광을 나노 패턴칩(120)으로 전달할 수 있다.즉, 광원 조정계(130)는 나노 패턴칩(120)의 복수의 나노구조 중 적어도 하나로 입사광의 횡단면 크기와 입사광 경로가 변경되며, 수평 방향 및 수직 방향 중 적어도 하나로의 입사 특성이 변경된 입사광을 제공함으로써, 복수의 나노구조중 일부 나노구조로 입사광이 선택적으로 입사되도록 하여 나노구조상의 국소 영역의 개수 및 위치를 선택적으로 조정하여 수평 방향 및 수직 방향의 변경을 통한 다양한 국소 영역에서의 표면 플라즈몬 공명이 발생되도록 할 수 있는 이점이 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 영상 장치의 상세 구조를 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 광학 영상 장치는 광원부(210), 편광필터(215), 복수의 공간광분배기(220), 미러(225), 광조향 프리즘(230), 렌즈군(235), 전반사 광학계(240), 나노 패턴칩(245), 대물렌즈(250) 및 카메라(255)를 포함할 수 있다.
광원부(210)에 의해 소정 파장의 레이저광(입사광)이 출사되고, 출사된 입사광은 편광필터(215)에 의해 TM(Transverse Magnetic) 모드로 편광된다. 도 2에는 상세히 도시되어 있지 않으나, 광원부(210)에 의해 출사된 입사광은 편광필터(215)를 통과하기 이전에 빔확장기(미도시)를 통과할 수도 있다.
편광필터(215)를 통과한 입사광은 광학 조정계(130)에 의해 입사광의 횡단면 크기와 입사 방향 및 입사각 중 적어도 하나가 조정될 수 있다.
광학 조정계(130)는 복수의 공간광분배기(220), 미러(225), 광조향 프리즘(230) 및 렌즈군(235) 중 적어도 하나를 포함한다.
도 2에는 공간광분배기(220)가 복수인 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 조정계(130)는 하나의 공간광분배기(220)로 동작될 수 있다. 즉, 도 2과 같이 복수의 공간광분배기(220)가 구비되는 경우, 복수의 공간광분배기 중 어느 하나가 동작될 수 있다. 또한, 도 2과 같이 공간광분배기가 복수로 구비되는 경우, 복수의 공간광분배기 중 어느 하나는 입사광을 투과시키며, 다른 하나는 입사광을 반사시키는 기능을 수행할 수 있다.
공간광분배기(220)는 편광필터(215)를 통과한 입사광의 횡단면 크기 및 입사광 경로(path)를 변경하기 위한 수단이다. 공간광분배기(220)는 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 광분배필터를 구비한다. 여기서, 광분배필터는 원형 또는 n각형(n은 3이상의 자연수)으로 구성될 수 있다. 공간광분배기(220)은 하나의 입사광의 횡단면의 크기를 변경할 수 있도록 적어도 하나의 광분배필터를 구비하고 있으며, 광분배필터를 통과하여, 입사광은 횡단면이 감소된 복수의 입사광 경로를 갖게 된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 공간광분배기(220)에 구비된 복수의 광분배필터(410)는 나노 패턴칩(245)의 나노구조들 중 일부 나노구조에만 입사광이 입사되도록 하기 위해 광분배필터 중 일부만을 활성화시켜 입사광을 투과시키거나 반사시킬 수 있다.
도 4에는 입사광이 나노구조들 중 일부 나노 구조에만 입사될 수 있도록 공간광분배기(220)의 복수의 광분배필터(410) 중 일부가 입사광을 투과시키는 일 예가 도시되어 있다.
도 5에는 입사광이 나노구조들 중 일부 나노구조에만 입사될 수 있도록 공간광분배기(220)의 복수의 광분배필터(410) 중 일부가 입사광을 반사시키는 일 예가 도시되어 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 공간광분배기(220)는 복수의 광분배필터(410)들 중 일부 또는 전부를 선택적으로 활성화시켜 입사광을 투과 또는 반사시켜 입사광의 입사 경로를 변경하고, 더불어 입사광의 횡단면 크기를 감소시킬 수 있다(도4 참조).
도 4 및 도 5에서는 공간광분배기(220)에 구비된 광분배필터가 n각형인 것을 가정하고 있으나, 광분배필터는 원형으로 구성될 수도 있음은 당연하다.
결과적으로, 공간광분배기(220)를 통해 횡단면 크기가 감소되고 입사광 경로가 변경된 입사광은 나노 패턴칩(245)의 나노구조 중 일부 나노구조에만 입사광이 입사되어 국소 영역에서 표면 플라즈몬 공명이 발생할 수 있다. 즉, 공간광분배기(220)는 입사광의 횡단면 크기를 감소시키고 동시에 입사광 경로를 변경함으로써 나노 패턴칩(245)상에 생성되는 핫스팟 개수(국소 영역의 개수)를 조정할 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 공간광분배기(220)의 광분배필터를 제어하여 입사광 경로와 입사광의 횡단면 크기를 변경한 일 예가 도시되어 있다. 도 4 및 도 5에는 입사광 경로가 각각 세개의 경로로 변경된 일예를 도시한 것으로, 입사광 경로는 다양하게 변경할 수 있음은 당연하다.
이와 같이, 공간광분배기(220)에 의해 입사광 경로 및 횡단면의 크기가 변경된 입사광은 미러(225)에 의해 반사되어 광조향 프리즘(230)으로 입사된다.
광조향 프리즘(230)은 수평 회전을 통해 입사광을 수평 방향으로 회전시키기 위한 수단이다. 여기서, 수평 회전은 0도에서 360일 수 있다. 광조향 프리즘(230)의 회전을 통해 공간광분배기(220)에 의해 나노 패턴칩(245)상의 선택된 나노구조상에 핫스팟의 국소 영역의 위치를 수평 방향으로 제어할 수 있다.
도 6을 참조하면, 광조향 프리즘(230)의 수평 회전을 통해 나노구조상의 수평방향으로의 핫스팟 위치를 제어한 일 예가 도시되어 있다. 즉, 도 5의 510은 광조향 프리즘(230)의 회전에 따라 하나의 나노구조에 핫스팟 위치가 수평 방향으로 변화되는 것을 도시한 도면이다.
이로 인해, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 공간광분배기(220)를 통해 입사광의 횡단면 크기 및 입사광 경로(핫스팟 개수)를 변경하여 원하는 나노구조에만 선택적으로 입사광이 입사되도록 하여 나노구조상의 핫스팟 개수를 조정할 수 있으며, 광조향 프리즘(230)은 공간광분배기(220)에 의해 횡단면 크기 및 입사 방향이 변경된 입사광을 회전시켜 나노구조의 핫스팟의 국소 영역의 위치를 수평 방향으로 변경할 수 있다.
이와 같이, 광조향 프리즘(230)에 의해 수평 방향으로 회전된 입사광은 렌즈군(235)를 통과한 후 전반사광학계(240)를 통과하여 나노 패턴칩(245)으로 전달된다. 지금까지 입사광 경로 및 횡단면의 크기를 변경한 후 수평 방향으로의 회전을 위한 구성을 중심으로 설명하였다.
도 2에는 별도로 표시되어 있지 않으나, 광조향 프리즘(230), 렌즈군(235) 및 전반사 광학계(240) 중 일부의 선택적 조합에 의해 입사광의 수직 방향으로의 입사각을 조정할 수 있다.
즉, 광조향 프리즘(230)의 조향각도 조정과 렌즈군(235)의 초점 길이 조정을 통해 수직 방향으로의 입사각을 조정할 수 있다. 여기서, 수직 방향으로의 입사각은 0도에서 89도 중 어느 하나일 수 있다(도 7 참조).
본 명세서에서는 이해와 설명의 편의를 도모하기 위해 광조향 프리즘(230), 렌즈군(235) 및 전반사 광학계(240)를 하나의 그룹으로 입사각 조정계로 통칭하여 설명하기로 한다. 이와 같이, 입사각 조정계를 조정함으로써 결과적으로 핫스팟 위치를 수직면에서 조정하여 샘플시료의 원하는 높이정보를 얻을 수 있다.
예를 들어, 수직 방향으로 0도로 입사각을 조정하는 경우, 입사각 조정계 중 광조향 프리즘(230)을 탈착시켜 입사광이 렌즈군(235)를 통과한 후 전반사광학계를 통해 나노 패턴칩으로 입사되도록 조정할 수 있다.
이외에, 수직 방향으로 입사각을 조정하는 경우, 광조향 프리즘(230)을 부착시킨 후 광조향 프리즘(230), 렌즈군(235) 및 전반사 광학계(240)의 제어를 통해 입사각을 원하는 각도로 조정할 수 있다.
도 7에는 입사각 조정계의 조정에 따라 수직 방향으로 입사각을 조정하여 나노구조의 수직 방향으로 핫스팟 위치를 변화시킨 일예를 도시한 것이다.
이와 같이, 광원 조정계(130)는 편광필터(215)를 통과한 입사광의 횡단면 크기와 입사광 경로를 조정하고, 수평 및 수직 방향으로의 입사 방향을 변경하여 나노 구조의 핫스팟의 국소 영역의 위치를 수평 방향으로 이동시킴으로써, 수평 및 깊이 방향으로의 고분해능을 갖는 광학 영상을 획득하도록 할 수 있다.
다시 도 2을 참조하면, 광조향 프리즘(230)을 통과한 입사광은 렌즈(235)를 투과한 후 전반사 광학계(240)에 의해 전반사되어 나노 패턴칩(245)로 입사된다.
이와 같이, 광원 조정계(130)를 통해 나노 패턴칩(245)의 소정의 나노구조의 국소 영역 위치의 수평 방향 및 깊이 방향 중 하나 또는 모두로 입사 특성이 변경되어 선택적으로 국소 표면 플라즈몬 공명이 발생될 수 있다.
광원 조정계(130)를 통과한 입사광은 전반사 광학계(240)에 의해 전반사되어 나노 패턴칩(245)로 입사되어 소정의 나노구조의 국소 영역에서 선택적으로 국소 표면 플라즈몬 공명이 발생되게 된다. 이로 인해, 도 8에 도시된 바와 같이, 동적움직임을 갖는 샘플시료에 대한 초고분해능 영상 복원이 가능케 할 수 있다.
이와 같이, 나노 패턴칩(245)의 소정의 나노구조의 국소 영역에서 선택적으로 발생된 국소 표면 플라즈몬 공명에 의해 시료의 형광 신호는 대물렌즈(250)을 통해 카메라(CCD)(255)에 의해 영상화될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 수평 및 깊이 방향으로의 고분해능을 갖는초고해상도 광학 영상 방법은 다양한 전자적으로 정보를 처리하는 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 저장 매체에 기록될 수 있다. 저장 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
저장 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 소프트웨어 분야 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 저장 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 전자적으로 정보를 처리하는 장치, 예를 들어, 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
210: 광원부
215: 편광필터
220: 공간분해기
225: 미러
230: 광조향 프리즘
235: 렌즈
240: 전반사 광학계
245: 나노 패턴칩
250: 대물렌즈
255: CCD

Claims (15)

  1. 입사광을 제공하는 광원부;
    복수의 나노 구조를 가지는 나노 패턴칩;
    상기 복수의 나노 구조의 국소 영역에서 표면 플라즈몬 공명이 발생할 수 있도록 상기 입사광의 수평 방향 및 깊이 방향 중 적어도 하나로의 입사 특성을 변경하는 광원 조정계; 및
    상기 표면 플라즈몬 공명에 의해 상기 국소 영역에 위치한 시료에서 발생한 형광 신호를 추출하고 영상화하는 영상 검출부를 포함하되,
    상기 광원 조정계는,
    상기 입사광의 횡단면 크기 및 입사광 경로를 변경하는 공간광분배기를 포함하고, 상기 공간광분배기는 복수의 광분해필터를 포함하며, 상기 복수의 광분해필터 중 일부 광분해필터를 통해 상기 입사광을 투과시켜 상기 입사광의 횡단면 크기 및 입사광 경로를 변경하는 것을 특징으로 하는 광학 영상 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 입사 특성은, 상기 입사광의 횡단면 크기, 입사광 경로, 입사 방향 및 입사각 중 복수인 것을 특징으로 하는 광학 영상 장치.
  3. 삭제
  4. 입사광을 제공하는 광원부;
    복수의 나노 구조를 가지는 나노 패턴칩;
    상기 복수의 나노 구조의 국소 영역에서 표면 플라즈몬 공명이 발생할 수 있도록 상기 입사광의 수평 방향 및 깊이 방향 중 적어도 하나로의 입사 특성을 변경하는 광원 조정계; 및
    상기 표면 플라즈몬 공명에 의해 상기 국소 영역에 위치한 시료에서 발생한 형광 신호를 추출하고 영상화하는 영상 검출부를 포함하되,
    광원 조정계는,
    상기 입사광의 횡단면 크기 및 입사광 경로를 변경하는 공간광분배기를 포함하고, 상기 공간광분배기는 복수의 광분해필터를 포함하며, 상기 복수의 광분해필터 중 일부 광분해필터를 통해 상기 입사광을 반사시켜 상기 입사광의 횡단면 크기 및 입사광 경로를 변경하는 것을 특징으로 하는 광학 영상 장치.
  5. 제1 항 또는 제4 항에 있어서,
    상기 광분해필터는 n각형(n 은 3이상 자연수)이거나 원형인 것을 특징으로 하는 광학 영상 장치.
  6. 제1 항 또는 제4 항에 있어서,
    상기 광원 조정계는,
    수평 회전에 의해 상기 공간광분배기에 의해 횡단면의 크기 및 입사광 경로가 변경된 입사광을 수평 방향으로 회전시키는 광조향 프리즘을 더 포함하는 광학 영상 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 수평 회전은 수평 방향으로 0도 내지 360도 중 어느 하나로의 회전인 것을 특징으로 하는 광학 영상 장치.
  8. 제1 항 또는 제4 항에 있어서,
    상기 공간광분배기에 의해 횡단면의 크기 및 입사광 경로가 변경된 입사광의 입사각을 변경하는 입사각 조정계를 포함하는 광학 영상 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 입사각 조정계는,
    상기 수평 회전에 의해 상기 공간광분배기에 의해 횡단면의 크기 및 입사광 경로가 변경된 입사광을 수평 방향으로 회전시키는 광조향 프리즘;
    상기 광조향 프리즘을 통과한 입사광을 굴절시키는 렌즈군; 및
    상기 렌즈군에 의해 굴절된 입사광의 입사각을 수직회전시켜 반사하는 전반사광학계 중 적어도 복수를 포함하는 광학 영상 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 수직회전은 0도 내지 89도 중 어느 하나로의 회전인 것을 특징으로 하는 광학 영상 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 광조향 프리즘은 탈부착되는 것을 특징으로 하는 광학 영상 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 입사각을 0도로 조정하는 경우, 상기 광조향 프리즘은 탈착되는 것을 특징으로 하는 광학 영상 장치.
  13. 복수의 나노 구조의 국소 영역에서 표면 플라즈몬 공명이 발생할 수 있도록 입사광의 수평 방향 및 깊이 방향 중 적어도 하나로의 입사 특성을 변경하는 단계; 및
    상기 표면 플라즈몬 공명에 의해 상기 국소 영역에 위치한 시료에서 발생한 형광 신호를 추출하고 영상화하는 단계를 포함하되,
    상기 입사 특성을 변경하는 단계는,
    구비된 복수의 광분해필터 중 일부 광분해필터를 통해 상기 입사광을 반사 또는 투과시켜 상기 입사광의 횡단면 크기 및 입사광 경로를 변경하는 단계; 및
    상기 변경된 입사광을 수평 방향으로 회전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 광학 영상 방법.
  14. 삭제
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 수평 방향으로 회전시키는 단계 이전 또는 이후에,
    상기 입사광의 입사각을 조정하는 단계를 더 포함하는 광학 영상 방법.

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