KR101552056B1 - 멀티모달 현미경용 고정밀 필터 교환 장치 - Google Patents

멀티모달 현미경용 고정밀 필터 교환 장치 Download PDF

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김영덕
도덕호
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안진우
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Abstract

본 발명은 멀티모달 현미경용 고정밀 필터 교환 장치에 관한 것으로, 광학 현미경(wide-field)과 공초점 현미경(confocal microscope)과 이광자 현미경(TPM, Two Photons Microscope)과 형광수명시간 이미징 현미경(FLIM, Fluorescence Lifetime Imaging Microscope)과 스펙트럴 이미징(Spectral Imaging) 분광 현미경에서 두 개 이상의 현미경이 합쳐진 멀티모달 현미경에 있어서, 상기 멀티모달 현미경은 다수개의 광원을 갖되 각각의 광원에서 발사되는 광선의 방향은 동일위치에 배치된 광경로 변경수단으로 향할 수 있도록 배치되고 상기 광경로 변경수단을 통해 광경로가 변경된 광선은 현미경의 대물렌즈로 조사되되, 상기 광경로 변경수단은 상기 광선의 경로를 변경시키는 광학부품과 상기 광학부품이 장착된 광학부품 장착부와, 상기 광학부품 장착부를 고정시키는 베이스판과, 상기 베이스판의 위치를 변경시키는 베이스판 위치변경부로 구성되어 상기 다수개의 광원에서 입사된 광선을 다수개의 현미경의 대물렌즈로 조사시키는 것을 특징으로 한다.

Description

멀티모달 현미경용 고정밀 필터 교환 장치{High precision filter exchange device for multi-modal microscope}
본 발명은 멀티모달 현미경용 고정밀 필터 교환 장치에 관한 것으로, 특히 필터 스위칭형 멀티모달 현미경에서 빔 스플리터(beam splitter, 광분할기), 이색거울(dichroic mirror), 미러 자체를 교체하거나 마그네틱부와 부착된 베이스판을 교체하는, 멀티모달 현미경용 고정밀 필터 교환 장치에 관한 것이다.
일반 광학 현미경(wide-field)이 태양광 또는 할로겐 램프를 광원으로 사용하는 것과는 달리, 공초점 현미경(confocal microscope)은 레이저를 광원으로 사용하며, 대물렌즈 뒤편에 핀홀(pinhole)을 구비한다.
공초점 현미경은 광원과 시편상의 초점과, 광검출기(photo-detector) 앞의 핀홀(pinhole) 이라는 공간 필터가 서로 공액관계를 이루고 있기 때문에 일반 광학현미경에 비해 장점을 갖고 있다. 초점 평면 밖(out-of-focus)의 신호를 원천적으로 차단하고 초점 평면(in-focus)의 신호만 받아들임으로써 고분해능의 선명한 영상을 얻을 수 있으며, 비침습 및 2차원 절편 영상을 획득할 수 있다.
공초점 레이저 주사 현미경(confocal laser scanning microscope)은 레이저를 광원으로 사용하여 광 경로상에 대물렌즈(objective lens) 뒤편에 구비된 바늘 구멍 형상의 핀홀(pinhole)을 통해 대물렌즈의 초점(focus)의 빛만을 시료에 조사하여 대물 렌즈에 입사하는 빔의 방향에 의해 공간적으로 스캔되게 되며, 단일 파장의 강한 빛을 이용하여 형광을 발생(excitation)시키고, 광검출기(photo-detector)로 검출하여 광 증폭관(PMT, Photo-Multiplier Tube)을 통해 특정 파장의 형광형상(2차원 또는 3차원 영상)을 획득하여 시료의 미세구조를 관찰한다.
이광자 현미경(two-photon microscope, TPM)은 일광자 현미경(one-photon microscopy, OPM)이 여기(excitation)를 위해 높은 에너지를 갖는 하나의 광자를 사용하는 반면에, TPM은 여기 상태 형광 물질을 얻기 위해 더 낮은 에너지를 갖는 2개의 광자(two photons), 즉 근적외선 광자를 사용한다. TPM은 OPM에 비해서 국부적 여기(localized excitation), 증가된 투과 깊이(>500㎛), 낮은 세포 자가형광 및 자체흡수(selfabsorption)를 보일 뿐만 아니라, 감소된 광손상 및 광탈색 (photobleaching)과 같은 장점들을 갖는다.
이러한 형광 현미경에서는, 대상 형광 물질에 흡수될 파장의 여기광(excitation light)을 시료에 조사하고, 여기광 보다 긴 파장의 스톡스 천이된 형광 신호가 시료의 특정 지점에서 필름이나 CCD(charge-coupled device)와 같은 배열 형태의 광 검출기(photo-detector)로 검출하여 이미지를 얻는다. 특히 공초점 현미경(confocal microscope) 구조에서는 광 증폭관(PMT, Photo-Multiplier Tube)을 통해 시료의 이미지를 얻게 된다.
형광 수명시간 이미징 현미경(FLIM, Fluorescence Lifetime Imaging Microscope)은 1조분의 4초 시간 분해능 형광 신호를 이용해 연속적인 형광 빛을 사용하여 마이크로 및 나노 크기 시료의 영상을 분석하며, 형광 영상 각각의 화소가 초고속 형광 수명 시간을 정밀하게 측정할 수 있다.
하이퍼스펙트럴 분광 현미경에서 공초점 현미경 영상과 분광 정보를 동시에 획득한다. 분광 정보 획득 절차는 공초점 현미경을 기반으로 하여 단색화 장치의 파장(λ1)을 고정하고, 공초점 영상을 획득한 다음, 파장(λ2)을 변경하여 다시 공초점 영상을 획득하는 방법으로 다양한 파장의 영상을 획득한다. 획득한 공초점 영상을 각 픽셀에서 분석하여, 픽셀(pixel)에서 인센시티의 정보를 획득하고 Spectrum 정보로 환산하여 각각의 파장의 영상을 동일 spectrum grouping하여 비슷한 것끼리 하이퍼스펙트럴 영상(분광 정보 영상)을 획득한다.
다양한 영상 신호의 획득과 분석을 위해 멀티모달 현미경의 필요성이 증가하고 있으며, 대부분의 현미경은 빔 스플리터(beam splitter), 이색 거울(Dichroic Mirror) 등의 여기부(excitation part), 검출부(detection part) 및 주사부(scanning part)를 구비하는 필터 세트를 보유하고 있다.
그러나, 기존의 빔 주사(beam scanning) 현미경에서는 빔 스플리터 세트(filter set)의 위치 정밀도 확보 및 정렬의 어려움으로 스위칭 방식을 사용한 멀티모달 현미경 구현이 어려웠다.
도 1을 참조하면, 기존 주사 현미경(scanning microscope)의 모달리티를 변경하기 위해 여기 필터(EX, excitation filter), 이색 거울(DM, Dichroic Mirror), 방출 필터(Emission filter) 등을 교환해주어야 하며, 이색 거울(DM)의 위치를 정밀하게 조절해 줄 필요성이 있다. 현재는 bright field 형광 현미경에서만 필터 교환 방식이 사용되며, 이경우 이색 거울(DM)을 정밀 조절할 필요성이 있다.
그러나, 종래의 현미경에서는 광분할기(beam splitter) 또는 이색 거울(dichroic mirror)은 동일한 현미경에서 시료 측정시 기울어진 각도가 동일하나 투과율/반사율이 다른 광분할기 또는 이색 거울 또는 미러를 탈부착하여 사용할 수 없었고, 필요에 따라 70%는 투과하고 30%는 반사하거나, 80%는 투과하고 20%는 반사되는 이색거울을 탈부착하여 사용할 수 없었다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 각각의 광학계가 배치된 멀티모달 현미경에서 필요에 따라 빔 스플리터(BS, beam splitter, 광분할기), 이색거울(DM, dichroic mirror), 미러 자체를 교체하거나 마그네틱부와 부착된 베이스판을 교체할 수 있도록 상판과 베이스판의 결합이 자기력에 의해 쉽게 떼었다 붙였다 할 수 있도록 제작되는, 멀티모달 현미경용 고정밀 필터 교환 장치를 제공한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해, 광학 현미경(wide-field)과 공초점 현미경(confocal microscope)과 이광자 현미경(TPM, Two Photons Microscope)과 형광수명시간 이미징 현미경(FLIM, Fluorescence Lifetime Imaging Microscope)과 스펙트럴 이미징(Spectral Imaging) 분광 현미경에서 두 개 이상의 현미경이 합쳐진 멀티모달 현미경에 있어서, 상기 멀티모달 현미경은 다수개의 광원을 갖되 각각의 광원에서 발사되는 광선의 방향은 동일위치에 배치된 광경로 변경수단으로 향할 수 있도록 배치되고 상기 광경로 변경수단을 통해 광경로가 변경된 광선은 현미경의 대물렌즈로 조사되되, 상기 광경로 변경수단은 상기 광선의 경로를 변경시키는 광학부품과 상기 광학부품이 장착된 광학부품 장착부와, 상기 광학부품 장착부를 고정시키는 베이스판과, 상기 베이스판의 위치를 변경시키는 베이스판 위치변경부로 구성되고, 상기 광학부품 장착부와 상기 베이스판 사이에는 상기 광학부품 장착부와 상기 베이스판과의 각도변경이 가능한 각도변경부가 더 추가되며, 상기 각도변경부는 상기 광학부품 장착부의 전후좌우에 구비된 마운팅탭(40)에 우측이 길고 좌측이 짧게 볼스크류(44)가 체결되어 틸팅(tilting)으로 미세 각도를 조절하는 것을 특징으로 한다.
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상기 베이스판은 자력을 갖는 마그네틱부가 구비되고, 상기 광학부품 장착부는 자력의 영향을 받은 재질로 구성되어 상기 베이스판과 상기 광학부품 장착부는 자력에 의해 부착되는 것을 특징으로 한다.
상기 마그네틱부에는 자력을 제거하거나 자력을 유지시키는 마그네틱 스위치가 구비되어 광학부품을 교체시에는 상기 베이스판의 자력을 제거하여 광학부품 장착부를 탈착한 다음, 다시 베이스판의 자력을 유지시킨 후 또 다른 광학부품이 장착된 장착부를 부착시키는 것을 특징으로 한다.
상기 멀티모달 현미경은 상기 각각의 현미경을 구성하는 광학부품 중에서 하나의 광학부품을 상기 현미경들이 서로 공유하여 사용하는 광학부품으로 배치하되 상기 서로 공유하는 하나의 광학부품은 시료를 관찰하는 대물렌즈인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 멀티모달 현미경용 고정밀 필터 교환 장치는 각각의 광학계가 배치된 멀티모달 현미경에서 빔 스플리터(beam splitter, 광분할기), 이색거울(dichroic mirror) 자체를 교체하거나 마그네틱부와 부착된 베이스판을 교체할 수 있도록 상판과 베이스판의 결합이 자기력에 의해 쉽게 떼었다 붙였다 할 수 있도록 제작되었다.
본 발명은 멀티모달 현미경용 고정밀 필터 교환 장치를 사용하여 주사 현미경(scanning microscope)에서 이색 거울(DM, Dichroic Mirror)을 쉽게 교체할 수 있을 뿐만아니라 정밀 조정도 가능하며, 이색 거울(DM)이 부착된 상판 또는 빔 스플리터(beam splitter, 광분할기)가 부착된 상판 또는 미러가 부착된 상판을 스테이션과 떼었다 붙였다 하더라도 위치정밀도를 확립하여 해당 부품을 교체할 수 있다.
도 1은 기존 주사 현미경(scanning microscope)의 개념도이다.
도 2는 멀티모달 현미경의 구성도이다.
도 3은 kinematic mounting mechanism을 이용하여 각각의 빔 스플리터를 변경하는 베이스판 위치변경부를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 멀티모달 현미경용 고정밀 필터 교환 장치의 평면도와 사시도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 발명의 구성 및 동작을 상세하게 설명한다.
도 2는 멀티모달 현미경의 구성도이다.
예를들면, 멀티모달 현미경은 일반 광학 현미경(wide-field), 공초점 현미경(confocal microscope), 이광자 현미경(TPM, Two Photons Microscope), 형광수명시간 이미징 현미경(FLIM, Fluorescence Lifetime Imaging Microscope), 및 스펙트럴 이미징(spectral imaging) 분광 현미경을 가지는 멀티모달 현미경이며, 스위칭 필터 방식을 사용하여 모달리티를 변경하여 해당 광학계의 광경로상의 빔 스플리터를 선택하고, 시료를 분석하는 광학 시스템이다.
멀티모달 현미경에서 스위칭 필터 방식은 선택된 현미경에 따라 광학계의 선택된 광경로 상에 위치된 복수의 광분할기(beam splitter)가 포함된 빔 스플리터 세트(filter set) 중 선택된 현미경의 빔 스플리터를 선택하는 것을 의미한다.
멀티모달 현미경의 '모달리티'는 일반 광학 현미경(wide-field), SHG(Second Harmonic Generation Microscope) 현미경, 공초점 현미경(confocal microscope), 이광자 현미경(TPM, Two Photons Microscope), 형광수명시간 이미징 현미경(FLIM, Fluorescence Lifetime Imaging Microscope), 및 스펙트럴 이미징(spectral imaging) 분광 현미경 중 어느 하나의 현미경을 선택하는 것을 의미한다.
멀티모달 현미경은 이광자 현미경(TPM) 또는 형광수명시간 이미징 현미경(FLIM)으로 동작시 쵸퍼(chopping unit)에 의해 쵸핑 된 펨토 초(FS) 레이저를 발사하는 펨토 초 레이저(10); 일반 광학 현미경(wide-field) 또는 공초점 현미경(confocal microscopy)으로 동작시 레이저를 발사하는 레이저 블록(11); 스펙트럴 이미징 현미경으로 동작시 SC 레이저를 발사하는 SC 레이저(12); 상기 펨토초 레이저(10), 상기 레이저 블록(11), 상기 SC 레이저(12)와 각각 다른 방향에서 동일 선 상에 위치하고, 선택된 현미경의 종류에 따라 좌우 방향으로 각도가 다른 빔 분할기(beam splitter)를 선택하여 광원 또는 레이저의 입사 경로를 결정하는 제1 빔 스플리터 세트(beam splitter)(13a, 13b, 13c); 렌즈의 입사 각도를 조절하는 듀얼 갈바노 미러(Dual Galvano mirror)(14); 레이저 광원을 집속하는 제1 렌즈(image focusing lens)(15); 광 초점에 따라 광원을 수집하는 제2 렌즈(collecting lens)(16); 선택된 현미경의 종류에 따라 상하 방향으로 각도가 다른 빔 분할기(beam splitter)를 선택하여 광원 또는 레이저의 입사 경로를 결정하는 제2 빔 스플리터 세트(17a,17b); 광원 또는 레이저를 반사시키는 반사경(18); 시편에 확대상을 만드는 대물 렌즈(objective lens)(19); wide-field 현미경 기능으로 제2 빔 스플리터 세트(17a,17b)의 광경로에 따라 제3 렌즈(20)를 통해 시편 이미지를 관찰하는 CCD 카메라(21); 컴퓨터의 모니터와 연결되고, 제2 빔 스플리터 세트(17)의 광경로에 따라 제4 렌즈(22)를 통해 나노 구조의 시료 이미지를 분석하기 위해 수집된 영상을 검출하는 제1 광 증폭관(PMT, Phton Multiply Tube)(23); 제1 빔 스플리터 하부에 구비하며, 파란 필터, 노란 필터, 빨강 필터 등의 필터의 색깔에 따라 필터링하는 색 필터(27); 핀홀 구멍이 형성되고, 초점 경로 상에 검출 영역 밖에서 들어오는 빛을 차단하고 초점 평면 밖(out-focus)의 신호를 제외하고 초점 평면 안(in-focus)의 신호만을 수신받는 핀홀(pinhole)(28); 및 시편의 2차원 영상을 검출하는 제2 광 증폭관(PMT)(29)를 포함하고, 제2 광증폭관(PMT)(29)을 통해 CD(compact disc)와 솔더볼 및 형광 bead의 형상에 대한 정보를 얻어 제2 광증폭관(PMT)(29)와 연결된 컴퓨터의 Labview 프로그램을 사용하여 시편의 2차원 영상을 획득한다.
제1 빔 스플리터 세트(13a, 13b, 13c)는 상기 펨토초 레이저(10), 상기 레이저 블록(11), 상기 SC 레이저(12)와 각각 다른 방향에서 동일 선 상에 위치하고, 선택된 현미경의 종류에 따라 좌우 방향으로 광학계마다 각도가 다른 광분할기(beam splitter)를 선택하여 광원 또는 레이저의 입사 경로를 결정한다.
제2 빔 스플리터 세트(17a, 17b)는 전후좌우 방향으로 제2 렌즈(16), CCD 카메라(21), 제1 광증폭관(PMT, Phton Multiply Tube)(23), 반사경(18)과 각각 동일 선상에 위치되며, 선택된 현미경의 종류에 따라 상하 방향으로 광학계마다 각도가 다른 광분할기(beam splitter)를 선택하여 광원 또는 레이저의 입사 경로를 결정한다.
도 3은 kinematic mounting mechanism을 이용하여 각각의 빔 스플리터를 변경하는 베이스판 위치변경부를 도시한 도면이다.
멀티모달 현미경에서 공초점 현미경(confocal microscope), 이광자 현미경(TPM, Two Photons Microscope), 형광수명시간 이미징 현미경(FLIM, Fluorescence Lifetime Imaging Microscope), 및 스펙트럴 이미징(spectral imaging) 분광 현미경 중 어느 하나의 모달리티가 선택되면, kinematic mounting mechanism을 이용하여 각각의 광분할기(beam splitter)가 변경되며, 상하 이동으로 해당 광분할기를 선택하도록 이동하는 이동 부재, 이동 부재 상하 이동시마다 마그네틱 스위치의 코일 스프링 힘(spring force)에 의해 볼 플런저(Ball flunger)가 다수의 베이스판의 훔푹 패인 홈으로 각각 이동하여 위치 정밀도를 수㎛ 이하로 유지하면서 베이스판의 빔 스플리터 세트(filter set)(13a,13b,13c) 중에 선택된 해당 광학계의 광분할기(beam splitter)로 변경된다.
예를들면, 공초점 현미경(confocal microscope)은 빔 스플리터 세트(filter set)(13a,13b,13c) 중에서 광분할기(13a)를 사용한다.
이광자 현미경(TPM, Two Photons Microscope) 및 형광수명시간 이미징 현미경(FLIM, Fluorescence Lifetime Imaging Microscope)은 광분할기(13b)를 사용한다.
스펙트럴 이미징 분광 현미경은 빔 스플리터 세트(filter set)(13a,13b,13c) 중에서 광분할기(13c)를 사용한다.
또한, 광분할기(beam splitter) 또는 이색 거울(dichroic mirror)은 동일한 현미경 모드에서 시료 측정시 기울어진 각도는 동일하나 투과율/반사율이 다른 광분할기 또는 이색 거울을 사용할 수 있고, 예를들면 종류에 따라 70%는 투과하고 30%는 반사하거나, 80%는 투과하고 20%는 반사되는 이색거울을 현미경 본체에 새롭게 자기력에 의해 탈부착으로 교체하여 사용될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 멀티모달 현미경용 고정밀 필터 교환 장치의 평면도와 사시도이다.
멀티모달 현미경용 고정밀 필터 교환 장치는 광학 현미경(wide-field)과 공초점 현미경(confocal microscope)과 이광자 현미경(TPM, Two Photons Microscope)과 형광수명시간 이미징 현미경(FLIM, Fluorescence Lifetime Imaging Microscope)과 스펙트럴 이미징(Spectral Imaging) 분광 현미경에서 두 개 이상의 현미경이 합쳐진 멀티모달 현미경에 있어서, 상기 멀티모달 현미경은 다수개의 광원을 갖되 각각의 광원에서 발사되는 광선의 방향은 동일위치에 배치된 광경로 변경수단으로 향할 수 있도록 배치되고 상기 광경로 변경수단을 통해 광경로가 변경된 광선은 현미경의 대물렌즈로 조사되되, 상기 광경로 변경수단은 상기 광선의 경로를 변경시키는 광학부품과 상기 광학부품이 장착된 광학부품 장착부와, 상기 광학부품 장착부를 고정시키는 베이스판과, 상기 베이스판의 위치를 변경시키는 베이스판 위치변경부로 구성되어 상기 다수개의 광원에서 입사된 광선을 다수개의 현미경으로 조사시키는 것을 특징으로 한다.
상기 베이스판 위치변경부는 광분할기, 이색 거울, 미러의 광학부품이 자기력에 의해 탈부착되는 복수의 베이스판; 상하 이동으로 각 베이스판을 선택하도록 이동하는 이동 부재; 및 상기 이동 부재가 단위 이동시마다 복수의 베이스판을 구비하는 케이스의 해당하는 훔푹 패인 홈으로 각각 이동하는 마그네틱 스위치의 코일 스프링 힘(spring force)에 의해 볼 플런저(Ball flunger)를 포함한다.
상기 광학부품 장착부와 상기 베이스판 사이에는 상기 광학부품 장착부와 상기 베이스판과의 각도변경이 가능한 각도변경부가 더 추가되는 것을 특징으로 하는 광학 현미경(wide-field)과 공초점 현미경(confocal microscope)과 이광자 현미경(TPM, Two Photons Microscope)과 형광수명시간 이미징 현미경(FLIM, Fluorescence Lifetime Imaging Microscope)과 스펙트럴 이미징(Spectral Imaging) 분광 현미경에서 두 개이상의 현미경이 합쳐진 멀티모달 현미경에 있어서, 상기 멀티모달 현미경은 다수개의 광원을 갖되 각각의 광원에서 발사되는 광선의 방향은 동일위치에 배치된 광경로 변경수단으로 향할 수 있도록 배치되고 상기 광경로 변경수단을 통해 광경로가 변경된 광선은 현미경의 대물렌즈로 조사되되, 상기 광경로 변경수단은 상기 광선의 경로를 변경시키는 광학부품과 상기 광학부품이 장착된 광학부품 장착부와, 상기 광학부품 장착부를 고정시키는 베이스판과, 상기 베이스판의 위치를 변경시키는 베이스판 위치변경부로 구성되어 상기 다수개의 광원에서 입사된 광선을 다수개의 현미경으로 조사시키는 것을 특징으로 한다.
상기 베이스판 위치변경부는 광분할기, 이색 거울, 미러의 광학부품이 자기력에 의해 탈부착되는 복수의 베이스판; 상하 이동으로 각 베이스판을 선택하도록 이동하는 이동 부재; 및 상기 이동 부재가 단위 이동시마다 복수의 베이스판을 구비하는 케이스의 해당하는 훔푹 패인 홈으로 각각 이동하는 마그네틱 스위치의 코일 스프링 힘(spring force)에 의해 볼 플런저(Ball flunger)를 포함한다.
상기 광학부품 장착부와 상기 베이스 판 사이에는 상기 광학부품 장착부와 상기 베이스판과의 각도변경이 가능한 각도변경부가 더 추가되는 것을 특징으로 한다.
상기 각도변경부는 상기 광학부품 장착부의 전후좌우에 구비된 마운팅탭(40)에 우측이 길고 좌측이 짧게 볼스크류(44)가 체결되어 틸팅(tilting)으로 미세 각도를 조절하는 것을 특징으로 한다.
상기 베이스판은 자력을 갖는 마그네틱부가 구비되고, 상기 광학부품 장착부는 자력의 영향을 받은 재질로 구성되어 상기 베이스판과 상기 광학부품 장착부는 자력에 의해 부착되는 것을 특징으로 한다.
상기 마그네틱부에는 자력을 제거하거나 자력을 유지시키는 마그네틱 스위치가 구비되어 광학부품을 교체시에는 상기 베이스판의 자력을 제거하여 광학부품 장착부를 탈착한 다음, 다시 베이스판의 자력을 유지시킨 후 또 다른 광학부품이 장착된 장착부를 부착시키는 것을 특징으로 한다.
상기 멀티모달 현미경은 상기 각각의 현미경을 구성하는 광학부품 중에서 하나의 광학부품을 상기 현미경들이 서로 공유하여 사용하는 광학부품으로 배치하되 상기 서로 공유하는 하나의 광학부품은 시료를 관찰하는 대물렌즈로 선정함에 따라, 상기 광학 현미경(wide-field)과, 공초점 현미경(confocal microscope)과 상기 이광자 현미경(TPM, Two Photons Microscope)과, 형광수명시간 이미징 현미경(FLIM, Fluorescence Lifetime Imaging Microscope)과 스펙트럴 이미징(Spectral Imaging) 분광 현미경에서 측정된 각 현미경의 측정결과는 시료를 움직이지 않은 상태에서 동일한 대물렌즈에서 관찰되는 측정결과인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 멀티모달 현미경용 고정밀 필터 교환 장치는 각각의 광학계가 배치된 멀티모달 현미경에서 빔 스플리터(beam splitter, 광분할기), 이색거울(dichroic mirror), 미러(mirror) 자체의 상판을 교체하거나 자석으로 된 베이스판을 교체하도록 상판과 베이스판의 결합이 자기력에 의해 쉽게 떼었다 붙였다 할 수 있도록 제작되었다.
멀티모달 현미경용 고정밀 필터 교환 장치는 주사 현미경(scanning microscope)에서, 이색 거울(DM, Dichroic Mirror), 광분할기(BS, beam splitter) 또는 미러(mirror)가 놓여지고, 볼스크류(44)로 체결되는 전후좌우 4개의 마운팅 탭(40)를 구비하는 상판(42)과; 상기 상판(42)의 4개의 마운팅 탭(40)에 볼스크류(44)가 맞물리는 4개의 개구홈들이 구비된 자석으로 된 베이스판(41)을 구비하고, 상기 베이스판(41)은 현미경 본체에 구비되며,
상기 상판(42)은 상기 베이스판(41)과의 상대적인 위치를 조절할 수 있고, 상기 상판(42)과 상기 베이스판(41)은 자기력(magnetic force)에 의해 결합되는 것을 특징으로 한다.
예를들면, 본 장치는 주사 현미경(scanning microscope)에서 이색 거울(DM, Dichroic Mirror)을 쉽게 교체할 수 있을 뿐만아니라 정밀 조정도 가능하며, 이색 거울(DM)이 부착된 상판(42)을 떼었다 붙였다 하더라도 위치정밀도를 확립할 수 있는 장치이다.
상판(42)의 4개의 마운팅 탭(40)에 볼스크류(44)를 4개의 개구홈이 구비된 하판 베이스판(41)에 장착하고, 자석으로 된 베이스판(41)과의 상대적인 위치를 조절할 수 있고, 상판(42)과 베이스판(41)의 결합은 자기력(magnetic force)을 이용한다.
베이스판(41)은 현미경 본체에 부착되어 있으며 상판(42)과는 스테이션의 4개의 개구홈에 안착되고, 상판(42)과 스테이션(41)이 자기력(magnetic force)을 이용하여 고정된다. 마그네트 스위치를 시계방향으로 일정각도 돌려서 자기력이 상실되는 지점에서 스테이션(41)으로부터 상판(42)을 분리하거나, 또는 상판(42)의 전화좌우에 구비된 볼스크류들(44)을 나사산을 따라 상판(42)의 마우팅탭의 나사산들을 따라 체결하고 상기 베이스판(41)의 개구홈들과 안착되어 결합되고, 상기 상판(42)과 상기 자석으로 된 베이스판(41)이 자기력에 의해 부착되도록 하여, 자기력의 작동여부를 조절할 수 있어 장착이 편리하다.
상판(42)을 이색 거울(DM, Dichroic Mirror) 뿐만 아니라 광분할기(BS, beam splitter) 또는 미러(mirror)를 놓을 수 있도록 여러가지 형태로 제작된다.
광분할기(BS, beam splitter) 부착시, 광분할기가 부착된 상판(42)은 자성이 있는 상태에서 예를들면, 광학부품 장착부의 전후좌우에 구비된 마운팅탭(40)에 우측이 길고 좌측이 짧게 볼스크류(44)가 체결되어 틸팅(tilting)으로 미세 각도를 조절하는 기능을 제공한다.
따라서, 제안된 멀티모달 현미경용 고정밀 필터 교환 장치를 사용하여 이색 거울(DM, Dichroic Mirror)을 쉽게 교체할 수 있을 뿐만아니라 정밀 조정도 가능하며, 이색 거울(DM) 또는 빔 스플리터(beam splitter, 광분할기) 또는 미러를 떼었다 현미경 본체의 베이스판에 붙였다 떼었다 하더라도 위치정밀도를 확립하여 해당 광학 부품(광분할기, 이색 거울, 미러)을 교체할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자가 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
40: 마운팅탭 41: 베이스판
42: 상판 44: 각도변경부(볼스크류)

Claims (9)

  1. 광학 현미경(wide-field)과 공초점 현미경(confocal microscope)과 이광자 현미경(TPM, Two Photons Microscope)과 형광수명시간 이미징 현미경(FLIM, Fluorescence Lifetime Imaging Microscope)과 스펙트럴 이미징(Spectral Imaging) 분광 현미경에서 두 개 이상의 현미경이 합쳐진 멀티모달 현미경에 있어서,
    상기 멀티모달 현미경은 다수개의 광원을 갖되 각각의 광원에서 발사되는 광선의 방향은 동일위치에 배치된 광경로 변경수단으로 향할 수 있도록 배치되고 상기 광경로 변경수단을 통해 광경로가 변경된 광선은 현미경의 대물렌즈로 조사되되,
    상기 광경로 변경수단은 상기 광선의 경로를 변경시키는 광학부품과 상기 광학부품이 장착된 광학부품 장착부와, 상기 광학부품 장착부를 고정시키는 베이스판과, 상기 베이스판의 위치를 변경시키는 베이스판 위치변경부로 구성되고,
    상기 광학부품 장착부와 상기 베이스판 사이에는 상기 광학부품 장착부와 상기 베이스판과의 각도변경이 가능한 각도변경부가 더 추가되며,
    상기 각도변경부는
    상기 광학부품 장착부의 전후좌우에 구비된 마운팅탭(40)에 우측이 길고 좌측이 짧게 볼스크류(44)가 체결되어 틸팅(tilting)으로 미세 각도를 조절하는 것을 특징으로 하는 멀티모달 현미경용 필터 교환 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 베이스판은 자력을 갖는 마그네틱부가 구비되고, 상기 광학부품 장착부는 자력의 영향을 받은 재질로 구성되어 상기 베이스판과 상기 광학부품 장착부는 자력에 의해 부착되는 것을 특징으로 하는 멀티모달 현미경용 필터 교환 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 마그네틱부에는 자력을 제거하거나 자력을 유지시키는 마그네틱 스위치가 구비되어 광학부품을 교체시에는 상기 베이스판의 자력을 제거하여 광학부품 장착부를 탈착한 다음, 다시 베이스판의 자력을 유지시킨 후 또 다른 광학부품이 장착된 광학부품 장착부를 부착시키는 것을 특징으로 하는 멀티모달 현미경용 필터 교환 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 멀티모달 현미경은 상기 각각의 현미경을 구성하는 광학부품 중에서 하나의 광학부품을 상기 현미경들이 서로 공유하여 사용하는 광학부품으로 배치하되 상기 서로 공유하는 하나의 광학부품은 시료를 관찰하는 대물렌즈인 것을 특징으로 하는 멀티모달 현미경용 필터 교환 장치.
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