KR101641777B1 - Image generating apparatus and image generating method - Google Patents

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Abstract

이미지 생성 장치가 개시된다. 일 실시 예에 의한 이미지 생성 장치는, 빛을 출력하는 광원, 상기 출력된 빛을 산란시켜, 스펙클 패턴을 가지도록 하는 랜덤 미디엄(random medium), 상기 광원으로부터 출력되는 빛과 랜덤 미디엄 사이의 상대적인 위치 또는 각도를 변경하여 스팩클 패턴을 변화시키는 위치 구동 장치, 상기 스펙클 패턴을 가지는 빛이 형광 샘플에 조사되면, 상기 형광 샘플로부터 나오는 형광 신호를 센싱하여 전기적 신호로 변환하는 센서, 및 상기 변환된 전기적 신호를 이용하여, 상기 변화하는 스펙클 패턴의 각각에 따라 복수 개의 이미지를 획득하고, 상기 복수 개의 이미지를 처리하여 형광 이미지를 생성하는 이미지 프로세서를 포함한다.An image generating apparatus is disclosed. An apparatus for generating an image according to an exemplary embodiment of the present invention includes a light source for outputting light, a random medium for scattering the output light to have a speckle pattern, a relative medium between the light output from the light source and the random medium, A sensor for sensing a fluorescent signal emitted from the fluorescent sample and converting the fluorescent signal into an electrical signal when light having the speckle pattern is irradiated to the fluorescent sample, And an image processor for obtaining a plurality of images according to each of the varying speckle patterns using the electrical signal and processing the plurality of images to generate a fluorescence image.

Description

이미지 생성 장치 및 이미지 생성 방법 {IMAGE GENERATING APPARATUS AND IMAGE GENERATING METHOD}IMAGE GENERATING APPARATUS AND IMAGE GENERATING METHOD Document Type and Number: WIPO Patent Application WO /

이하의 개시는 이미지 생성 장치 및 이미지 생성 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 형광 샘플에 빛이 조사되면 형광샘플로부터의 형광 신호를 수집하여 형광 샘플에 대한 고분해능 형광 이미지를 생성하는 이미지 생성 장치 및 이미지 생성 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to an image generating apparatus and an image generating method, and more particularly, to an image generating apparatus and an image generating apparatus for collecting a fluorescence signal from a fluorescent sample when light is irradiated on the fluorescent sample to generate a high- Generating method.

근자에 들어서 고분해능 이미지 생성 방법에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 기존의 광학현미경은 아베의 법칙(abbe's law)로 알려진 회절한계로 인해 두 물체가 최소 반파장 이상 떨어져 있어야 분해 가능한 분해능의 한계가 있었다. 이러한 회절한계를 극복하고자 많은 방법들이 제시 되었다. 그 중 고분해능 형광 이미징 기법은 형광체의 특징을 이용하여 분해능을 향상시키는 방법으로 바이오 이미징에 사용하기 용이하여 각광받아왔다. 고분해능 형광 이미징 기법 또한 다양한 방법이 제시되었다. Recently, studies on high resolution image generation methods have been actively conducted. Conventional optical microscopes have limited resolvability due to the diffraction limit known as abbe's law, so that the two objects must be at least half wavelength apart. Many methods have been proposed to overcome this diffraction limit. Among them, the high resolution fluorescence imaging technique has been popular because it is easy to use for bio-imaging by improving the resolution using the characteristics of the phosphor. High resolution fluorescence imaging techniques have also been proposed.

고분해능 형광 이미징 기법 중 하나로 SOFI(Super-resolution opticsl fluctuation imaging) 방법이 연구되어 왔다. SOFI 방법은 형광체의 깜빡임(blinking) 현상을 통계적인 개념으로 처리한 것이다. A super-resolution optics fluctuation imaging (SOFI) method has been studied as one of high resolution fluorescence imaging techniques. The SOFI method treats the blinking phenomenon as a statistical concept.

도 1a 및 1b는 SOFI 방법을 설명하기 위한 개념도들이다. 도 1a에 도시된 바와 같이, SOFI 방법에서는 형광샘플(10)의 각각 다른 위치에 형광체(11,12)가 존재할 수 있다. 형광체(11,12) 각각은 고유의 깜빡임(blinking) 성질에 의해 특정한 시간 간격으로 깜빡일(blink) 수 있다. SOFI 방법은 도 1b에 도시된 바와 같이 일정한 시간 간격으로 형광샘플(10)에 대한 깜빡임 현상을 이미지(21 내지 24)로 시간에 따라 측정한다. 한편, 형광체(11)와 형광체(12)의 스스로의 깜박거림은 높은 자기상관(autocorrelation) 특성을 가진다. 즉, 형광체(11)의 깜박거림과 형광체(12)의 깜박거림 신호가 같이 존재하는 부분에서는 두 형광체(11,12)의 신호가 섞여 있기 때문에 상호 상관(crosscorrelation) 계수는 낮은 수치를 가지며, 형광체(11)만의 깜박거림 또는 형광체(12)만의 깜박거림의 자기 상관 계수는 높은 수치를 가질 수 있다. 이하에서는, 이러한 특성을 자기 상관 특성을 가지는 것으로 표현하도록 한다.FIGS. 1A and 1B are conceptual diagrams for explaining the SOFI method. As shown in Fig. 1A, in the SOFI method, phosphors 11 and 12 may exist at different positions of the fluorescent sample 10, respectively. Each of the phosphors 11 and 12 may blink at a specific time interval due to inherent blinking properties. The SOFI method measures the flickering phenomenon of the fluorescent sample 10 at time intervals with the images 21 to 24 at certain time intervals as shown in FIG. 1B. On the other hand, the self-flickering of the phosphor 11 and the phosphor 12 has high autocorrelation characteristics. That is, in a portion where the flickering of the phosphor 11 and the flickering signal of the phosphor 12 coexist, the crosscorrelation coefficient has a low value because the signals of the two phosphors 11 and 12 are mixed, The autocorrelation coefficient of the flicker of only the phosphor 11 or the flicker of the phosphor 12 alone may have a high value. Hereinafter, such characteristics are expressed as having autocorrelation properties.

SOFI 방법은 각각의 측정된 이미지(21 내지 24)들을, 시간상에서 인접한 이미지의 대응되는 픽셀별로 곱하여 통계적 처리를 하게 되면 서로 독립적으로 깜빡이는 형광체(11,12)의 자기 상관 특성에 의하여 자기 자신의 형광체끼리의 곱만 살아남게 되어 대응되는 PSF(point spread function)가 제곱되어 PSF를 작게 줄이는 효과를 얻게 된다. PSF를 작게 줄일 수 있다는 것은 이미지의 분해능을 높일 수 있다는 말과 동일하다. 이를 통해 SOFI 방법은 고분해능 형광 이미지를 얻을 수 있으며, 도 1c의 왼쪽부터 기존의 광학현미경에서 획득한 형광 이미지이고 나머지 그림은 SOFI방법을 이용하여 획득된 고분해능 형광 이미지이다. 예를 들어 도 1c의 왼쪽 2번째 그림을 보면 2차 상관(second order correlation) 통계적 처리를 통하여 획득한 고분해능 형광 이미지이고 고차항의 상관(high order correlation)을 적용하게 되면 도1c의 3번째, 4번째 그림과 같이 이론적으로 PSF를 고차항의 계수만큼 줄일 수 있어 보다 높은 분해능의 이미지를 획득할 수 있다.In the SOFI method, when each of the measured images 21 to 24 is multiplied by a corresponding pixel of an adjacent image in time to perform a statistical process, the self-correlation characteristic of the flickering fluorescent material 11, Only the product of the phosphors is survived, and the corresponding point spread function (PSF) is squared so that the effect of reducing the PSF is obtained. Reducing the PSF to a smaller size is equivalent to increasing the resolution of the image. From this, the SOFI method can obtain a high-resolution fluorescence image, the fluorescence image obtained from the conventional optical microscope from the left side of FIG. 1C, and the remaining image is a high-resolution fluorescence image obtained using the SOFI method. For example, in the second figure on the left side of FIG. 1C, high-resolution fluorescence images obtained through statistical processing of second order correlation are applied. When a high order correlation is applied, As shown in the figure, theoretically, the PSF can be reduced by the coefficient of the higher order term so that a higher resolution image can be obtained.

하지만, SOFI 방법은 형광체의 고유 성질인 깜빡임 (blinking)을 이용해야 하고 형광체에 따라 각기 다른 시간간격의 깜빡임의 성질을 가지고 있기 때문에 이를 만족하는 특정 형광체를 이용해야 한다는 단점이 있다. 따라서 일반 형광체를 이용한 생체샘플에 적용하기엔 한계가 있다.However, since the SOFI method needs to use blinking which is an intrinsic property of the phosphor and has a characteristic of flickering at different time intervals depending on the phosphor, it is disadvantageous to use a specific phosphor satisfying it. Therefore, there is a limit to apply to a biological sample using a general phosphor.

이에 따라, 형광체의 깜빡임을 이용하지 않고도 SOFI 방법을 적용하여 고분해능 이미지를 생성할 수 있는 이미지 생성 장치 및 이미지 생성 방법의 개발이 요청되는 실정이다.Accordingly, there is a need to develop an image generating apparatus and an image generating method capable of generating a high-resolution image by applying the SOFI method without using the flicker of the phosphor.

이하의 개시는, 상술한 문제점을 해결하면서 기술 개발 요청에 응답하여 안출된 것으로, 형광체의 깜빡임을 이용하지 않고 SOFI 방법을 이용하여 고분해능 이미지를 생성할 수 있는 이미지 생성 장치 및 이미지 생성 방법을 제공한다.The following disclosure provides an image generating apparatus and an image generating method capable of generating a high-resolution image using a SOFI method without using flicker of a phosphor, which is devised in response to a technology development request while solving the above-mentioned problems .

이하의 개시는, 자기 상관 특성을 가지는 시간에 따라 변하는 특수한 패턴을 가지는 빛을 형광샘플에 조사하는 방식으로, 형광 샘플의 형광체로부터 발생하는 형광 신호의 깜빡임을 조사한 빛으로부터 발생시킨다. 이렇게 생성된 형광 신호의 깜빡임은 형광체의 깜빡임을 대체할 수 있다. 따라서 형광체의 깜빡임 현상을 이용하지 않고도 SOFI방법과 푸리에 재가중 방법을 이용하여 고분해능 이미지를 생성하는 이미지 생성 장치 및 이미지 생성 방법을 제공한다.The following disclosure discloses a method of irradiating a fluorescent sample with light having a specific pattern that varies with time having autocorrelation properties, and generates flickering of a fluorescent signal generated from the fluorescent material of the fluorescent sample from the irradiated light. The resulting flickering of the fluorescent signal can replace the flickering of the phosphor. Accordingly, there is provided an image generating apparatus and an image generating method for generating a high-resolution image using a SOFI method and a Fourier re-weighting method without using a flicker phenomenon of a phosphor.

일 실시 예에 의한 이미지 생성 장치는, (1) 빛을 출력하는 광원, (2) 상기 광원에서 나온 빛을 투과시키면, 스펙클 패턴(speckle pattern)이 발생되도록 하는 랜덤 미디엄(random medium), (3) 스펙클 패턴이 시간에 따라 변화되도록 하기 위하여 상기 광원에서 나오는 빛과 상기 랜덤 미디엄 사이의 상대적인 위치 또는 각도를 변경시켜 주는 위치 구동 장치, (4) 상기 스펙클 패턴을 가지는 빛이 형광샘플에 조사되어, 발생되는 형광신호를 감지하여 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서, (5) 상기 위치 구동 장치에 의해 변화되는 스펙클 패턴을 이용하여 형광샘플로부터 시간에 따른 복수 개의 형광 이미지를 획득하여 상기 통계적인 방법(SOFI)으로 처리하여 고분해능의 형광 이미지를 생성하도록 하는 이미지 프로세서를 포함할 수 있다.The apparatus for generating an image according to an exemplary embodiment includes: (1) a light source for outputting light; (2) a random medium for generating a speckle pattern when light emitted from the light source is transmitted; (3) a position drive device for changing the relative position or angle between the light emitted from the light source and the random medium in order to change the speckle pattern with time; (4) An image sensor for detecting a fluorescence signal to be generated and converting the generated fluorescence signal into an electrical signal, (5) obtaining a plurality of fluorescent images over time from the fluorescence sample using the speckle pattern changed by the position drive device, (SOFI) to produce a high resolution fluorescence image.

상기 이미지 프로세서는, 상기 복수 개의 형광 이미지의 평균값(mean)을 이용하여 일반 현미경으로 측정한 형광 이미지와 같은 이미지를 재구성할 수 있다.The image processor may reconstruct an image such as a fluorescence image measured by a general microscope using the mean of the plurality of fluorescence images.

상기 이미지 프로세서는, SOFI(Super-resolution opticsl fluctuation imaging) 방법을 상기 복수 개의 이미지에 적용하여 상기 형광샘플의 고분해능 형광 이미지를 생성할 수 있다.The image processor may apply a super-resolution optics fluctuation imaging (SOFI) method to the plurality of images to produce a high-resolution fluorescence image of the fluorescent sample.

상기 이미지 프로세서는, 상기 복수개의 형광 이미지를 상기 통계적방법(SOFI)으로 처리하여 생성한 고분해능 이미지에 푸리에 재가중 방법(Fourier reweighting method:FRW)을 적용하여 상기 고분해능 형광 이미지보다 더 높은 분해능의 형광 이미지를 생성할 수 있다..Wherein the image processor applies a Fourier reweighting method (FRW) to a high-resolution image generated by processing the plurality of fluorescence images with the statistical method (SOFI) to generate fluorescence images with a higher resolution than the high- Can be generated.

상기 위치 구동 장치는, 상기 광원에서 나온 빛과 상기 랜덤 미디엄 사이의 상대적인 위치 또는 각도를 변경시켜 랜덤 미디엄으로부터 생성된 스펙클 패턴을 시간에 따라 변화시킬 수 있다.The position drive device may change the speckle pattern generated from the random medium by changing the relative position or angle between the light emitted from the light source and the random medium.

상기 위치 구동 장치는, 스펙클 패턴이 시간에 따라 변화되는 정도를 상기 광원에서 나온 빛과 상기 랜덤 미디엄 사이의 상대적인 위치 또는 각도를 변경시키는 정도로 조절 할 수 있다.The position drive apparatus can adjust the degree of change of the speckle pattern with time to a degree that changes the relative position or angle between the light emitted from the light source and the random medium.

다른 실시 예에 의한 스펙클 패턴 생성 장치는, 랜덤 미디엄(random medium) 과 위치 구동 장치를 포함할 수 있다.The spark pattern generating device according to another embodiment may include a random medium and a position drive device.

또 다른 실시 예에 의한 이미지 생성 방법은, 랜덤 미디엄으로부터 생성된 스펙클 패턴을 가지는 빛이 형광 샘플에 조사되도록 빛을 출력하는 단계, 상기 형광 샘플로부터 발생되는 형광신호를 감지하여 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서 단계, 상기 광원에서 나온 빛과 상기 랜덤 미디엄 사이의 상대적인 위치 또는 각도를 시간에 따라 변화시키면서 생성되는 스펙클 패턴을 이용하여 복수 개의 이미지를 형광 샘플로부터 획득하는 단계, 이렇게 획득한 복수 개의 이미지를 상기 통계적인 방법과 푸리에 재가중 방법으로 처리하여 고분해능 형광 이미지를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a method of generating an image, the method comprising: outputting light such that light having a speckle pattern generated from a random medium is irradiated on the fluorescent sample; detecting a fluorescent signal generated from the fluorescent sample; Obtaining a plurality of images from the fluorescence samples using a speckle pattern generated by varying a relative position or angle between light emitted from the light source and the random medium over time, By the statistical method and the Fourier re-weighting method to generate a high-resolution fluorescence image.

상술한 다양한 실시 예에 따라서, 자기 상관 특성을 가지는 시간에 따라 변화하는 특수한 패턴을 가지는 빛을 샘플에 조사하는 방식으로, 샘플의 형광체가 깜빡이지 않더라도 SOFI 방법과 푸리에 재가중 방법을 이용하여 고분해능 형광 이미지를 생성하는 이미지 생성 장치 및 이미지 생성 방법이 제공될 수 있다. 형광체의 깜빡임을 이용하지 않음으로써, 다양한 형광 샘플에 적용할 수 있어 그 활용 범위가 확장될 수 있다.According to the above-described various embodiments, a method of irradiating a sample with a specific pattern having a specific pattern that changes with time having autocorrelation properties, can be applied to a sample using a SOFI method and a Fourier re- An image generating apparatus and an image generating method for generating an image can be provided. By not using the flicker of the phosphor, it can be applied to various fluorescence samples, and its application range can be extended.

아울러, 다양한 실시 예에 따른 이미지 생성 장치 및 이미지 생성 방법은 기존의 SOFI 방식을 약간만 수정하면 구현이 가능하여 경제성 및 적용 가능성이 높다.In addition, the image generating apparatus and the image generating method according to various embodiments can be implemented by slightly modifying the existing SOFI scheme, thereby providing high economic efficiency and applicability.

또한, 다양한 실시 예에 따른 이미지 생성 장치 및 이미지 생성 방법은 위치 구동 장치를 이용하여 스펙클 패턴의 변화를 외부에서 조절함으로써, 기존에 SOFI보다 고속으로 구현될 수 있다. 이에 따라, 기존의 SOFI 방식에서 구현할 수 없었던 실시간 이미징이 구현될 수 있다.In addition, the image generating apparatus and the image generating method according to various embodiments can be realized at a higher speed than SOFI by adjusting the change of the speckle pattern from the outside using the position driving apparatus. Accordingly, real-time imaging that can not be implemented in the existing SOFI scheme can be realized.

도 1a 및 1b는 SOFI 방법을 설명하기 위한 개념도들이다.
도 1c는 SOFI 방법에 기초하여 획득된 고분해능 형광 이미지이다.
도 2는 일 실시 예에 의한 이미지 생성 장치의 블록도이다.
도 3은 일 실시 예에 의한 스펙클 패턴의 생성을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 일 실시 예에 의한 랜덤 미디엄의 이동과 스펙클 패턴의 변화를 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 SOFI 푸리에 재가중 방법(Fourier reweighting method:FRW)에 기초한 분해능 향상을 설명하기 위한 그래프이다.
도 6은 일 실시 예에 의한 이미지 생성 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 7은 일 실시 예에 의한 랜덤 미디엄과 위치 구동 장치에 의해 시간에 따라 변화하는 스펙클 패턴을 가지는 빛이 형광 샘플로 조사되고 형광샘플로부터 나온 형광 신호로부터 얻은 복수 개의 이미지의 예시이다.
도 8은 일 실시 예에 의한 실험 시뮬레이션 결과에 대한 그래프이다.
도 9는 랜덤 입사 위치 구동장치의 이동 정도에 따른 스펙클 패턴 사이의 상관도 변경을 설명하는 그래프이다.
도 10은 일 실시 예에 의한 스펙클 패턴 생성 장치의 블록도이다.
도 11은 일 실시 예에 의한 샘플에 대한 이미지를 생성하는 방법의 흐름도이다.
FIGS. 1A and 1B are conceptual diagrams for explaining the SOFI method.
Figure 1C is a high resolution fluorescence image obtained based on the SOFI method.
2 is a block diagram of an image generating apparatus according to an embodiment.
3 is a conceptual diagram for explaining generation of a speckle pattern according to an embodiment.
4 is a conceptual diagram for explaining the movement of the random medium and the change of the speckle pattern according to an embodiment.
5 is a graph for explaining the resolution enhancement based on the SOFI Fourier reweighting method (FRW).
6 is a conceptual diagram for explaining an image generating apparatus according to an embodiment.
FIG. 7 is an illustration of a plurality of images obtained from a fluorescence signal emitted from a fluorescent sample and illuminated with a random sample by a random medium and a speckle pattern varying with time by a position drive device.
8 is a graph of experimental simulation results according to an embodiment.
Fig. 9 is a graph for explaining a correlation change between speckle patterns according to the degree of movement of the random incident position drive device. Fig.
10 is a block diagram of an apparatus for generating a speckle pattern according to an embodiment.
11 is a flow diagram of a method for generating an image for a sample according to an embodiment.

이하에서, 일부 실시예들을, 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.In the following, some embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, it is not limited or limited by these embodiments. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

아래 설명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다.Although the terms used in the following description have selected the general terms that are widely used in the present invention while considering the functions of the present invention, they may vary depending on the intention or custom of the artisan, the emergence of new technology, and the like.

또한 특정한 경우는 이해를 돕거나 및/또는 설명의 편의를 위해 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 설명 부분에서 상세한 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 아래 설명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 의미와 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 이해되어야 한다.Also, in certain cases, there may be terms chosen arbitrarily by the applicant for the sake of understanding and / or convenience of explanation, and in this case the meaning of the detailed description in the corresponding description section. Therefore, the term used in the following description should be understood based on the meaning of the term, not the name of a simple term, and the contents throughout the specification.

도 2는 일 실시 예에 의한 이미지 생성 장치의 블록도이다.2 is a block diagram of an image generating apparatus according to an embodiment.

도 2에 도시된 바와 같이, 일 실시 예에 의한 이미지 생성 장치(200)는 광원(210), 랜덤 미디엄(random medium)(220), 위치 구동 장치(230), 센서(240) 및 이미지 프로세서(250)를 포함할 수 있다.2, an image generating apparatus 200 according to an embodiment includes a light source 210, a random medium 220, a position drive unit 230, a sensor 240, and an image processor 250).

광원(210)은 기설정된 파장을 가지는 빛을 출력할 수 있다. 광원(210)은 예를 들어 레이저 발진 장치로 구현될 수 있으며, 레이저 발진 장치의 종류에는 제한이 없다.The light source 210 may output light having a predetermined wavelength. The light source 210 may be implemented by, for example, a laser oscillation apparatus, and there is no limitation on the type of the laser oscillation apparatus.

광원(210)은 랜덤 미디엄(220)을 향하여 빛을 조사할 수 있다. 광원(210)으로부터 나오는 빛이 랜덤 미디엄(220)의 제 1 지점으로 입사되도록, 광원(210)과 랜덤 미디엄(220) 사이의 상대적인 위치가 위치 구동 장치(230)에 의해 조절될 수 있다. 한편, 광원(210)과 랜덤 미디엄(220) 사이에는 빛을 전달하기 위하여 다른 광학 시스템을 포함할 수 있다.The light source 210 may illuminate the light towards the random medium 220. The relative position between the light source 210 and the random medium 220 may be adjusted by the position driver 230 such that light from the light source 210 is incident on the first point of the random medium 220. Meanwhile, between the light source 210 and the random medium 220, another optical system may be included to transmit light.

랜덤 미디엄(220)은 스펙클 패턴(speckle pattern)을 발생되도록 하는 무질서한 물질(disordered matter)일 수 있다. 랜덤 미디엄(220)은 입사된 빛을 산란시킴으로써, 입사된 빛의 광선(ray)를 여러 경로로 진행하도록 하여 투과되는 빛이 스펙클 패턴을 가지도록 할 수 있는 물질이라면 제한이 없다.The random medium 220 may be a disordered matter that causes a speckle pattern to be generated. The random medium 220 is not limited as long as it can scatter the incident light so that the ray of incident light propagates through various paths so that the transmitted light has a speckle pattern.

위치 구동 장치(230)는 광원(210)에서 나온 빛과 랜덤 미디엄(220) 사이의 상대적인 위치 또는 각도를 변경시키기 위해 랜덤 미디엄(220)의 위치 또는 각도를 변경할 수 있다. 예를 들어, 위치 구동 장치(230)는 랜덤 미디엄(220)에 물리적으로 연결될 수 있다. 위치 구동 장치(230)는 모터(motor) 등과 같은 기계적인 변위 또는 변각 수단과 랜덤 미디엄(220)을 고정하는 고정 수단을 포함할 수 있다. 위치 구동 장치(230)는 기설정된 방식으로 랜덤 미디엄(220)을 움직이거나 회전 시킬 수 있다. 예를 들어, 위치 구동 장치(230)는 랜덤 미디엄(220)을 기설정된 방향 및 속도로 시간에 따라 움직일 수 있다.The position drive 230 may change the position or angle of the random medium 220 to change the relative position or angle between the light from the light source 210 and the random medium 220. For example, the position driver 230 may be physically coupled to the random medium 220. The position drive device 230 may include fixing means for fixing the random medium 220 with mechanical displacement or percolating means such as a motor or the like. The position driver 230 may move or rotate the random medium 220 in a predetermined manner. For example, the position driver 230 may move the random medium 220 in a predetermined direction and speed over time.

이에 따라, 광원(210)에서 나오는 빛은 랜덤 미디엄(220)으로 입사되고 랜덤 미디엄(220)으로 입사된 빛의 위치가 제 1 지점으로부터 제 2 지점으로 변경될 수 있다. 아울러, 시간에 따라서 랜덤 미디엄(220)에 빛이 입사되는 지점은 계속하여 변경될 수 있다.Accordingly, the light emitted from the light source 210 is incident on the random medium 220, and the position of the light incident on the random medium 220 can be changed from the first point to the second point. In addition, the point where the light enters the random medium 220 according to time can be continuously changed.

다른 실시 예에서, 입사 위치 구동 장치(230)는 광원(210)의 위치를 변경할 수도 있다. 예를 들어, 입사 위치 구동 장치(230)는 광원(210)로부터 나오는 빛의 진행 방향을 시간에 따라 변경할 수 있다. 이에 따라 광원(210)으로부터 나온 빛과 랜덤 미디엄(220) 사이의 상대적인 위치가 변경되어 빛이 랜덤 미디엄으로 입사되는 위치가 시간에 따라 변경될 수 있다.In another embodiment, the incident position driver 230 may change the position of the light source 210. [ For example, the incident position drive device 230 may change the traveling direction of light emitted from the light source 210 with time. Accordingly, the relative position between the light emitted from the light source 210 and the random medium 220 is changed, and the position of the light incident on the random medium can be changed over time.

또 다른 실시 예에서, 입사 위치 구동 장치(230)는 광원(210)과 랜덤 미디엄(220)으로 입사되는 각도를 변경하기 위해 광원(210)의 각도를 변경할 수도 있다. 예를 들어, 입사 위치 구동 장치(230)는 광원(210)으로부터 나오는 빛의 진행 각도를 시간에 따라 변경할 수 있거나 입사 구동 장치(230)는 랜덤 미디엄을(220)을 시간에 따라 회전 시킬 수 있다.. 이에 따라 광원(210)으로부터 나온 빛과 랜덤 미디엄(220) 사이의 상대적인 각도가 변경되어 빛이 랜덤 미디엄으로 입사되는 각도가 시간에 따라 변경될 수 있다. In yet another embodiment, the incident position driver 230 may change the angle of the light source 210 to change the angle incident on the light source 210 and the random medium 220. For example, the incident position drive 230 may change the progress angle of light from the light source 210 over time, or the incident drive 230 may rotate the random medium 220 over time The relative angle between the light emitted from the light source 210 and the random medium 220 is changed so that the angle at which the light enters the random medium can be changed with time.

상술한 바에 따라서, 자기 상관 특성을 가지는 특수한 패턴의 빛이 형광샘플(미도시)에 조사될 수 있다. 특히, 광원(210)으로부터 나오는 빛과 랜덤 미디엄(220) 사이의 상대적인 위치 또는 각도가 시간에 따라 변경됨에 따라서, 랜덤 미디엄(220)으로부터 생성된 스펙클 패턴 또한 시간에 따라 변화된다. 랜덤 미디엄(220)으로부터 생성된 시간에 따라 변화되는 스펙클 패턴은 자기상관(auto correlation) 특성을 가지며, 이에 대해서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다. 시간에 따라 변화되는 스펙클 패턴이 자기상관 특성을 가지기 때문에, 이는 형광샘플(미도시)의 형광체가 깜빡거림 현상(blinking)을 가지지 않더라도 입사되는 스펙클 패턴이 만들어 줌으로써 형광체의 깜빡거림과 유사한 효과를 생성할 수 있다. .According to the above description, a specific pattern of light having autocorrelation properties can be irradiated onto a fluorescent sample (not shown). In particular, as the relative position or angle between light from the light source 210 and the random medium 220 changes over time, the speckle pattern generated from the random medium 220 also varies over time. The speckle pattern, which changes with time generated from the random medium 220, has auto-correlation characteristics, which will be described in more detail below. Since a speckle pattern that varies with time has an autocorrelation property, even if the fluorescent material of the fluorescent sample (not shown) does not have a blinking phenomenon, an incident speckle pattern is created, and thereby, the effect similar to the flickering of the fluorescent material Lt; / RTI > .

센서(240)는 랜덤 미디엄(220)으로부터 나온 빛과 스펙클 패턴 그리고 형광 샘플로부터 나오는 형광 신호를 감지할 수 있다. 센서(240)는 포토다이어드와 같은 빛을 감지할 수 있는 수단이라면 그 종류에 제한이 없으며, 센서의 종류에 따라서 본 권리범위가 제한되지 않음을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다.The sensor 240 can sense the light from the random medium 220, the speckle pattern, and the fluorescence signal from the fluorescence sample. Those skilled in the art will readily understand that the sensor 240 is not limited in its type as long as it can sense light such as a photodiode, and the scope of the right is not limited depending on the type of the sensor.

한편, 형광샘플(미도시)은 랜덤 미디엄(220) 및 센서(240) 사이에 배치될 수 있다. 랜덤 미디엄(220)으로부터 나온 스펙클 패턴을 가지는 빛이 형광샘플(미도시)로 조사될 수 있으며, 센서(240)는 형광샘플(미도시)로부터 나오는 형광 신호를 감지할 수 있다.On the other hand, a fluorescent sample (not shown) may be disposed between the random medium 220 and the sensor 240. Light having a speckle pattern from the random medium 220 can be irradiated with a fluorescent sample (not shown), and the sensor 240 can sense a fluorescent signal coming from a fluorescent sample (not shown).

센서(240)는 감지된 빛을 전기적 신호로 변환할 수 있으며, 변환된 전기적 신호를 이미지 프로세서(250)로 출력할 수 있다. 센서(240)는 기설정된 시간 간격으로 감지된 빛을 전기적 신호로 변환할 수 있다. 예를 들어, 센서(240)는 제 1 기간 동안에는 랜덤 미디엄(220)의 제 1 지점에서 빛이 산란되어 생성된 스펙클 패턴을 감지할 수 있으며, 제 2 기간 동안에는 위치 구동 장치에 의해 광원에서 나온 빛과 랜덤 미디엄(220) 사이의 상대적인 위치가 변경되는 동안 빛을 감지하지 않고, 제 3 기간 동안에는 위치 구동 장치에 의해 변경된 랜덤 미디엄(220)의 제 2 지점에서 빛이 산란되어 생성된 스펙클 패턴을 감지할 수 있다. 센서(240)는 위치 구동 장치(230)가 시간에 따라 랜덤 미디엄(220)을 이동시키면 변경된 지점으로부터 빛이 산란되어 생성된 스펙클 패턴을 감지할 수 있다. 또는 센서(240)는 위치 구동 장치(230)가 광원(210)으로부터 나오는 빛의 방향을 시간에 따라 변경하면 랜덤 미디엄의 변경된 입사 지점으로부터 빛이 산란되어 생성된 스펙클 패턴을 감지할 수도 있다. 또한 같은 방식으로 랜덤 미디엄(220) 또는 빛의 각도를 시간에 따라 변경하면 변경된 입사 각도에 따라 빛이 산란되어 생성된 스펙클 패턴을 감지할 수도 있다.The sensor 240 can convert the sensed light into an electrical signal and output the converted electrical signal to the image processor 250. The sensor 240 may convert the sensed light into an electrical signal at a predetermined time interval. For example, the sensor 240 may sense a speckle pattern generated by scattering light at a first point of the random medium 220 during a first period of time, and may detect a speckle pattern generated during a second period of time, The speckle pattern generated by scattering light at the second point of the random medium 220 changed by the position drive device during the third period without sensing the light while the relative position between the light and the random medium 220 is changed, Lt; / RTI > The sensor 240 can detect the speckle pattern generated by scattering light from the changed position when the position driving device 230 moves the random medium 220 according to time. Or the sensor 240 may sense the speckle pattern generated as the light is scattered from the changed incident point of the random medium as the position drive 230 changes the direction of light from the light source 210 over time. Also, if the random medium 220 or the angle of light is changed with time in the same manner, the speckle pattern generated by scattering light according to the changed incident angle can be detected.

이미지 프로세서(250)는 센서(240)로부터 입력된 전기적 신호에 기초하여 시간에 따라서 샘플에 대한 복수 개의 이미지를 생성할 수 있다. 예를 들어, 이미지 프로세서(250)는 제 1 기간 동안 센서(240)로부터 입력되는 전기적 신호에 기초하여 제 1 이미지를 생성할 수 있다. 아울러, 이미지 프로세서(250)는 제 2 기간 동안 센서(240)로부터 입력되는 전기적 신호에 기초하여 제 2 이미지를 생성할 수 있다. 이미지 프로세서(250)는 복수개의 각각의 기간마다 센서(240)로부터 입력되는 전기적 신호에 기초하여 복수 개의 이미지를 생성할 수 있다.The image processor 250 may generate a plurality of images for the sample over time based on the electrical signals input from the sensor 240. [ For example, the image processor 250 may generate a first image based on an electrical signal input from the sensor 240 during a first period of time. In addition, the image processor 250 may generate a second image based on an electrical signal input from the sensor 240 for a second period of time. The image processor 250 may generate a plurality of images based on an electrical signal input from the sensor 240 for each of a plurality of periods.

이미지 프로세서(250)는 형광 샘플(미도시)로부터 얻은 복수 개의 형광 이미지의 평균값(mean)을 이용하여 일반 현미경으로 측정한 형광 이미지와 같은 이미지를 생성할 수 있다. 이미지 프로세서(250)는 복수 개의 형광 이미지에 기설정된 알고리즘을 적용하여 고분해능 형광 이미지를 생성할 수 있으며, 이에 대하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다.The image processor 250 may generate an image, such as a fluorescence image, measured with a general microscope using the mean of a plurality of fluorescence images obtained from the fluorescence sample (not shown). The image processor 250 can generate a high-resolution fluorescence image by applying a predetermined algorithm to a plurality of fluorescence images, which will be described in more detail below.

상술한 바에 따라서, 이미지 생성 장치(200)는 형광 이미지와 고분해능 형광 이미지를 생성할 수 있다. 특히, 일 실시 예에 의한 이미지 생성 장치(200)는 형광체의 깜빡임을 이용하지 않으면서도 특정한 패턴을 가지는 빛을 조사함으로써 형광체의 깜빡임을 이용한 것과 유사한 효과를 창출할 수 있다.According to the above, the image generating apparatus 200 can generate a fluorescence image and a high-resolution fluorescence image. In particular, the image generating apparatus 200 according to an exemplary embodiment can generate an effect similar to that using the flickering of a phosphor by irradiating light having a specific pattern without using flicker of the phosphor.

도 3은 일 실시 예에 의한 스펙클 패턴의 생성을 설명하기 위한 개념도이다.3 is a conceptual diagram for explaining generation of a speckle pattern according to an embodiment.

도 3에 도시된 바와 같이 광원(미도시)으로부터 나온 빛은 복수 개의 광선(ray)(301,302,303)로 구성될 수 있다. 복수 개의 광선(301,302,303)는 빛을 해석하기 위한 기준일 뿐, 본 권리범위와 연관이 없음을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이하에서는, 빛이 복수 개의 광선으로 구성되었다는 측면으로 기술하도록 한다.As shown in FIG. 3, light emitted from a light source (not shown) may be composed of a plurality of rays 301, 302, and 303. Those skilled in the art will readily understand that a plurality of light beams 301, 302, and 303 are only criteria for interpreting light, and are not related to the scope of this right. Hereinafter, it is described that the light is composed of a plurality of light beams.

복수 개의 광선(301,302,303)는 랜덤 미디엄(310) 내부에서의 산란에 의하여 각각 다른 경로로 진행될 수 있다. 복수 개의 광선(301,302,303)가 각각 다른 경로로 진행하고, 다른 경로로 진행한 복수 개의 광선(301,302,303)는 랜덤 미디엄(310) 밖으로 나오면서 광선간의 간섭에 따라서 스펙클 패턴(320)을 생성할 수 있다. 스펙클 패턴(320)은 빛이 거친 표면(rough surface) 또는 랜덤 미디엄에서 산란되어 생성되는 랜덤 패턴을 의미할 수 있다.The plurality of light beams 301, 302, and 303 may propagate through different paths due to scattering within the random medium 310. A plurality of light beams 301, 302 and 303 travel in different paths and a plurality of light beams 301, 302 and 303 traveling in different paths may exit the random medium 310 and generate a speckle pattern 320 according to interference between light rays. The speckle pattern 320 may refer to a random pattern where light is scattered on a rough surface or random medium.

도 4는 일 실시 예에 의한 랜덤 미디엄의 이동과 스펙클 패턴의 변화를 설명하기 위한 개념도이다. 도 4에서는 랜덤 미디엄의 이동은 랜덤 미디엄으로 입사되는 빛과 랜덤 미디엄 사이의 상대적인 위치를 변경하는 것이므로 도 4에서는 그림상 쉬운 표기를 위해 입사되는 빛의 위치가 바뀐 것으로 표기하였다. 이하에서는, 입사되는 빛의 위치가 바뀐 것으로 설명하지만 실제로는 랜덤 미디엄의 이동이라는 것을 다시 한번 강조한다.4 is a conceptual diagram for explaining the movement of the random medium and the change of the speckle pattern according to an embodiment. In FIG. 4, since the movement of the random medium changes the relative position between the light incident on the random medium and the random medium, FIG. 4 indicates that the position of the incident light is changed for easy representation in the drawing. In the following, it is described that the position of incident light is changed, but it is emphasized again that the movement is actually a random medium.

도 4에 도시된 바와 같이, 랜덤 미디엄(220)으로 입사되는 빛의 위치는 랜덤 미디엄의 이동에 의해 제 1 지점(211)로부터 제 2 지점(212)로 이동할 수 있다. 빛이 입사되는 지점이 제 1 지점(211)인 경우에는 제 1 스펙클 패턴(411)이 생성될 수 있다. 아울러, 빛이 입사되는 지점이 제 2 지점(212)인 경우에는 제 2 스펙클 패턴(412)이 생성될 수 있다. 한편, 시간에 따라서 랜덤 미디엄이 이동함에 따라, 제 3 스펙클 패턴(413) 및 제 4 스펙클 패턴(414) 또한 생성된 것을 상정하도록 한다.As shown in FIG. 4, the position of the light incident on the random medium 220 may move from the first point 211 to the second point 212 by moving the random medium. The first speckle pattern 411 may be generated when the point where the light is incident is the first point 211. [ In addition, if the point at which the light is incident is the second point 212, a second speckle pattern 412 may be generated. On the other hand, it is assumed that the third speckle pattern 413 and the fourth speckle pattern 414 are also generated as the random medium moves with time.

제 1 스펙클 패턴(411) 내지 제 4 스펙클 패턴(414)은 샘플(420)에 조사될 수 있다. 즉, 시간에 따라서 변화되는 스펙클 패턴을 가지는 빛이 형광 샘플(420)에 조사될 수 있다. 이는, 형광 샘플(420)에 존재하는 형광체가 시간에 따라서 변화되는 스펙클 패턴에 의해 형광체가 깜빡이게 되고 이는 형광체의 깜빡임(blinking) 현상과 광학적으로 유사할 수 있다. 예를 들어, 제 1 스펙클 패턴(411)이 형광 샘플(420)의 제 1 지점(421)에 조사되는 경우와 제 4 스펙클 패턴(414)이 형광 샘플(420)의 제 1 지점(421)에 조사되는 경우, 스펙클 패턴의 변화에 의해 제 1 지점(421)에서 빛의 세기가 달라지기 때문에 형광체가 시간에 따라서 깜빡이게 되는 것이다. 즉, 제 1 스펙클 패턴(411)부터 제 4 스펙클 패턴(414)의 순서로 샘플(420)에 조사될 때, 형광 샘플(420)의 형광체에 깜빡임(blinking) 효과가 변화되는 스펙클 패턴에 의해 생성될 수 있다. 특히, 형광 샘플(420)의 제 1 지점에서의 변화되는 스펙클 패턴에 의한 깜박거림은 자기 상관 특성을 가진다.The first speckle pattern 411 to the fourth speckle pattern 414 may be irradiated on the sample 420. [ That is, the fluorescent sample 420 can be irradiated with light having a speckle pattern that varies with time. This is because the fluorescent material flickers due to the speckle pattern in which the fluorescent material existing in the fluorescent sample 420 changes with time, which may be optically similar to the blinking phenomenon of the fluorescent material. For example, when the first speckle pattern 411 is irradiated to the first spot 421 of the fluorescent sample 420 and when the fourth speckle pattern 414 is irradiated to the first spot 421 of the fluorescent sample 420 ), The intensity of light at the first point 421 is changed by the change of the speckle pattern, so that the phosphor flickers with time. That is, when the sample 420 is irradiated with the first speckle pattern 411 to the fourth speckle pattern 414 in this order, the speckle pattern in which the blinking effect is changed in the fluorescent material of the fluorescent sample 420 Lt; / RTI > In particular, the flickering due to the changed speckle pattern at the first point of the fluorescence sample 420 has autocorrelation properties.

즉, 제 1 스펙클 패턴(411) 내지 제 4 스펙클 패턴(414)이 조사되는 형광 샘플(420)에서의 광학 특성이 자기 상관의 특성을 가질 수 있다. 자기 상관 특성은 수학식 1에 의하여 증명될 수 있다.That is, the optical characteristics in the fluorescent sample 420 to which the first speckle pattern 411 to the fourth speckle pattern 414 are irradiated may have autocorrelation characteristics. The autocorrelation property can be verified by Equation (1).

또한, 도시되어 있지는 않지만 랜덤 미디엄(220)과 입사되는 빛의 상대적인 각도를 변경하게 되면 변경한 각도에 따라 생성된 각각의 스펙클 또한 자기 상관 특성을 가지며 위에 상술한 상대적인 위치 변경과 유사하게 형광 샘플(420)에서의 광학 특성이 자기 상관의 특성을 가지게 만들 수 있다. 자기 상관 특성은 수학식 2에 의하여 증명될 수 있다.Also, although not shown, when the relative angle of the incident light to the random medium 220 is changed, each speckle generated according to the changed angle also has an autocorrelation characteristic. Similar to the above-described relative position change, So that the optical characteristics in the light guide plate 420 can have autocorrelation properties. The autocorrelation property can be verified by Equation (2).

Figure 112014092059925-pat00001
Figure 112014092059925-pat00001

수학식 1에서의 r은 광원으로부터 나오는 빛과 랜덤 미디엄의 위치를 의미하는 좌표축이며,

Figure 112014092059925-pat00002
은 광원으로부터 나오는 빛과 랜덤 미디엄의 상대적인 이동량을 의미한다. k는 빛 웨이브 벡터(light wave vector)로써 파장과 관련될 수 있다.
Figure 112014092059925-pat00003
은, 랜덤 미디엄의 평균 자유 행로(mean free path)를 의미한다. 하지만 수학식 1의 경우 상대적인 이동량에 따라 식이 달라지게 된다. 다행히도 이는 빛을 형광샘플에 입사될 때 사용되는 이미징 시스템의 배율(특히, 축소)에 의해 수학식 3과 같이 수정될 수 있다.In Equation (1), r is a coordinate axis indicating the position of the light and the random medium from the light source,
Figure 112014092059925-pat00002
Refers to the amount of relative movement of light and random medium from the light source. k can be related to the wavelength as a light wave vector.
Figure 112014092059925-pat00003
Means the mean free path of the random medium. In Equation (1), however, the equation varies depending on the relative movement amount. Fortunately, this can be modified as shown in equation (3) by the magnification (particularly, reduction) of the imaging system used when light is incident on the fluorescent sample.

Figure 112014092059925-pat00004
Figure 112014092059925-pat00004

수학식 2에서의 θ는 광원으로 나오는 빛과 랜덤 미디엄의 각도를 의미하며,

Figure 112014092059925-pat00005
는 광원으로부터 나오는 빛과 랜덤 미디엄의 상대적인 각도 변화량을 의미한다. d는 랜덤 미디엄의 두께를 나타낸다. 랜덤 미디엄의 두께와 상대적인 각도를 조절하면 마찬가지로 이미징 시스템의 배율(특히, 축소)에 의해 수학식 3과 같이 수정될 수 있다. In Equation (2), &thetas; denotes the angle between the light emitted from the light source and the random medium,
Figure 112014092059925-pat00005
Refers to the amount of relative angular variation of light and random medium from the light source. d represents the thickness of the random medium. Adjusting the thickness and relative angle of the random medium may likewise be modified as shown in equation (3) by the magnification (especially, reduction) of the imaging system.

Figure 112014092059925-pat00006
Figure 112014092059925-pat00006

수학식 3에서의 r'과

Figure 112014092059925-pat00007
은 이미징 시스템의 배율(특히, 축소)에 의해 변형된 좌표축과 상대적인 이동량이며, PSF intensity는 시스템에서 정의된 PSF (point spread function)의 세기이다. 수학식 2의 경우 상대적인 변화량은 각도이나 각도의 변화량이 각도의 변화량이 충분히 작으면 위치의 변화량으로 환산하여 계산할 수 있다. 이 위치의 변화량은 이미징 시스템의 배율(특히, 축소)에 의해 변형되어 그 값이 매우 작아지게 되어 수학식 3으로 변형하여 생각할 수 있다. 이와 같은 이미징 시스템에 의해 수정된 식들은 수학식 3과 같이 하나의 식으로 통일될 수 있으며 증명 과정은 매우 복잡하므로 생략하겠다.In Equation 3, r 'and
Figure 112014092059925-pat00007
PSF intensity is the intensity of the point spread function (PSF) defined in the system. The PSF intensity is the amount of movement relative to the coordinate axis modified by the magnification (particularly, reduction) of the imaging system. In the case of Equation (2), the relative amount of change can be calculated by converting the amount of change in angle or angle into the amount of change in position if the amount of change in angle is sufficiently small. The amount of change of this position is deformed by the magnification (particularly, reduction) of the imaging system, and the value becomes very small. The equations modified by such an imaging system can be unified into one equation as shown in Equation 3, and the verification process is very complicated and will be omitted.

수학식 1과 수학식 2와 같이, 광원에서 나오는 빛과 랜덤 미디엄 사이의 상대적인 위치 또는 각도의 변경에 의해서 생성된 변화되는 스펙클 패턴에서 발생하는 깜박거림은 자기 상관 특성을 가질 수 있다.As shown in Equations (1) and (2), flickering occurring in the changed speckle pattern generated by changing the relative position or angle between the light emitted from the light source and the random medium may have an autocorrelation characteristic.

도 5는 SOFI 푸리에 재가중 방법(Fourier reweighting method:FRW)에 기초한 분해능 향상을 설명하기 위한 그래프이다.5 is a graph for explaining the resolution enhancement based on the SOFI Fourier reweighting method (FRW).

일 실시 예에 의한 이미지 생성 방법은, 수집된 복수 개의 형광 이미지에 대하여 통계적 방법(SOFI)으로 이미지를 처리하여 고분해능 형광 이미지를 생성할 수 있고 생성된 고분해능 형광 이미지에 푸리에 재가중 방법을 적용하여 더 높은 분해능의 형광 이미지를 얻을 수 있다. 도 5에서 mean_I는 수집된 복수개의 형광 이미지를 평균내어 얻은 일반 현미경으로 측정한 형광 이미지와 같은 이미지이고 2nd SOFI는 수집된 복수 개의 형광 이미지에 대하여 통계적 방법(SOFI)으로 이미지를 처리하여 생성된 고분해능 형광 이미지, 2nd SOFI_FRW는 생성된 고분해능 형광 이미지에 푸리에 재가중 방법을 적용하여 생성된 더 높은 분해능을 가진 형광 이미지이다. 그래프는 표시된 거리별 빛의 세기를 나타내는 그래프이고, 방법 적용 이전의 분해능이 예를 들어 533.3nm이면, 방법 적용 이후의 분해능은 예를 들어 346.7nm로 향상되는 것을 확인할 수 있다.The method of generating an image according to an exemplary embodiment of the present invention can process a plurality of collected fluorescence images using a statistical method (SOFI) to generate a high-resolution fluorescence image and apply the Fourier aspheric method to the generated high- A fluorescence image with high resolution can be obtained. Road in 5 mean_I the image, such as a fluorescent image measured by the general microscope obtained taking the average of the collected plurality of fluorescence images and the 2 nd SOFI is generated by processing images with statistical methods (SOFI) to a plurality of fluorescent images collected The high resolution fluorescence image, 2 nd SOFI_FRW, is a fluorescence image with higher resolution produced by applying the Fourier re-weighted method to the resulting high resolution fluorescence image. The graph is a graph showing the intensity of light for each of the displayed distances, and if the resolution prior to the method application is, for example, 533.3 nm, the resolution after the method application is improved to, for example, 346.7 nm.

도 6은 일 실시 예에 의한 이미지 생성 장치를 설명하기 위한 개념도이다.6 is a conceptual diagram for explaining an image generating apparatus according to an embodiment.

도 6에 도시된 바와 같이, 이미지 생성 장치는 광원(610), 뉴트럴 덴시티 필터(neutral density filter)(611), 랜덤 미디엄(620), 위치 구동 장치(630), 제 1 렌즈(621), 제 1 거울(622), 제 2 렌즈(623), 제 3 렌즈(624), 제 1 대물렌즈(625), 제물대(626), 제 2 대물렌즈(627), 제 2 거울(628), 제 4 렌즈(629), 제 5 렌즈(631) 및 센서(640)를 포함할 수 있다. 아울러, 도시되지는 않았지만 이미지 생성 장치는 센서(640)로부터의 전기적 신호를 처리하여 이미지를 생성하는 이미지 프로세서를 더 포함할 수 있다.6, the image generating apparatus includes a light source 610, a neutral density filter 611, a random medium 620, a position drive unit 630, a first lens 621, The first mirror 622, the second lens 623, the third lens 624, the first objective lens 625, the object stand 626, the second objective lens 627, the second mirror 628, A fourth lens 629, a fifth lens 631, and a sensor 640. In addition, although not shown, the image generating device may further include an image processor that processes the electrical signals from the sensor 640 to produce an image.

광원(610)은 예를 들어, 레이저 발진 장치일 수 있으며, 532nm 파장의 레이저를 발진할 수 있다.The light source 610 may be, for example, a laser oscillator and may oscillate a laser having a wavelength of 532 nm.

뉴트럴 덴시티 필터(611)는, 출력되는 빛에 대하여 선택적 흡수를 하지 않는 무채색 필터일 수 있다. 뉴트럴 덴시티 필터(611)는 입사되는 빛에 대하여 스펙트럼 특성을 변화시키지 않고 세기만을 감소시킬 수 있다.The neutral density filter 611 may be an achromatic filter that does not selectively absorb the output light. The neutral density filter 611 can reduce intensity without changing spectral characteristics with respect to incident light.

랜덤 미디엄(620)은 출력된 빛이 산란되어 스펙클 패턴을 생성할 수 있는 물질일 수 있으며, 위치 구동 장치(630)에 의하여 움직일 수 있다. 위치 구동 장치(630)는 랜덤 미디엄(620)을 기설정된 방식으로 움직일 수 있으며, 이에 따라 광원(610)에서 나와 뉴트럴 덴시티 필터(611)를 통과한 빛과 랜덤 미디엄(620) 사이의 상대적인 위치 또는 각도를 변경할 수 있다.The random medium 620 may be a material that can scatter the output light to generate a speckle pattern and may be moved by the position drive device 630. The position driver 630 may move the random medium 620 in a predetermined manner so that the relative position between the light that has exited the light source 610 and passed through the neutral density filter 611 and the random medium 620 Or you can change the angle.

제 1 렌즈(621)는 예를 들어 FL100 렌즈일 수 있으며, 빛을 정렬(alignment)하는데 이용될 수 있다. 제 1 거울(622)은 입사되는 빛을 반사시켜 빛의 진행 방향을 변경할 수 있다. 제 2 렌즈(623)는 FL150 렌즈일 수 있으며, 빛의 경로를 정렬(alignment)하는데 이용될 수 있다. 제 3 렌즈(624)는 FL200 렌즈일 수 있으며, 빛의 경로를 정렬(alignment)하는데 이용될 수 있다.The first lens 621 can be, for example, an FL100 lens and can be used to align light. The first mirror 622 can reflect the incident light and change the traveling direction of the light. The second lens 623 may be an FL150 lens and may be used to align the path of light. The third lens 624 may be an FL200 lens and may be used to align the path of light.

제 1 대물 렌즈(625)는 물체의 상을 맺기 위하여 사용되는 렌즈일 수 있다. 제 1 대물 렌즈(625)는 예를 들어 50 배율 및 0.5 NA의 렌즈일 수 있다.The first objective lens 625 may be a lens used for forming an image of an object. The first objective lens 625 may be, for example, a lens of 50 magnification and 0.5 NA.

제물대(626)는 샘플을 배치할 수 있는 지지대일 수 있다.The hopper 626 may be a support for placing the sample.

제 2 대물 렌즈(627)는 물체의 상을 맺기 위하여 사용되는 렌즈일 수 있다. 제 2 대물 렌즈(627)는 예를 들어 60 배율 및 0.8 NA의 렌즈일 수 있다.The second objective lens 627 may be a lens used for forming an image of an object. The second objective lens 627 may be, for example, a lens having a magnification of 60 and a refractive index of 0.8 NA.

제 2 거울(628)은 제 2 대물 렌즈(627)로부터의 빛을 반사시켜 진행 경로를 변경할 수 있다.The second mirror 628 can reflect the light from the second objective lens 627 and change the traveling path.

제 4 렌즈(629)는 예를 들어 FL35 렌즈일 수 있으며, 빛을 정렬(alignment)하는데 이용될 수 있다. 제 5 렌즈(631)는 예를 들어 FL500 렌즈일 수 있으며, 빛의 경로를 정렬(alignment)하는데 이용될 수 있다.The fourth lens 629 may be, for example, an FL35 lens and may be used to align the light. The fifth lens 631 may be, for example, an FL500 lens and may be used to align the path of light.

센서(640)는 입사되는 빛을 감지할 수 있으며, 예를 들어 CCD일 수 있다.The sensor 640 may sense the incident light and may be, for example, a CCD.

빛이 랜덤 미디엄(620)에서 산란됨에 따라서 제물대(626) 상의 형광 샘플(미도시)에 조사되는 빛은 스펙클 패턴을 가질 수 있다.As the light is scattered in the random medium 620, the light irradiated to the fluorescent sample (not shown) on the object table 626 may have a speckle pattern.

아울러, 위치 구동 장치(630)가 랜덤 미디엄(620)을 시간에 따라 이동시킴에 따라서 형광 샘플(미도시)에 조사되는 스펙클 패턴이 시간에 따라 변화될 수 있다. 상술한 바와 같이, 형광 샘플(미도시)에 조사되는 스펙클 패턴은 시간에 따라 변화되어, 형광 샘플(미도시)에 있는 복수 지점의 형광체에 깜박거림(blinking)을 생성할 수 있다. 아울러, 형광 샘플(미도시)의 복수 지점에서의 깜박거림은 자기 상관 특성을 가질 수 있다.In addition, as the position drive unit 630 moves the random medium 620 with time, the speckle pattern irradiated on the fluorescent sample (not shown) may be changed with time. As described above, the speckle pattern irradiating the fluorescent sample (not shown) changes with time, and blinking can be generated in the fluorescent material at plural points in the fluorescent sample (not shown). In addition, flickering at multiple points of the fluorescence sample (not shown) may have autocorrelation properties.

이미지 프로세서(미도시)는 센서(640)에서 수집된 복수 개의 형광 이미지에 SOFI의 이미지 처리 방법을 적용하여 일반적인 형광 이미지와 고분해능 형광 이미지를 생성할 수 있다.An image processor (not shown) may generate a general fluorescence image and a high-resolution fluorescence image by applying an SOFI image processing method to a plurality of fluorescence images collected by the sensor 640.

도 7은 일 실시 예에 의한 복수 개의 이미지 생성의 예시이다. 이하에서는 복수 개의 스펙클 패턴을 측정하고 측정한 복수 개의 스펙클 패턴을 가상 형광 샘플에 조사하여 복수개의 형광 이미지를 얻는 모식도이다.7 is an illustration of a plurality of image generation according to an embodiment. Hereinafter, a plurality of speckle patterns are measured and a plurality of speckle patterns are measured to irradiate virtual fluorescence samples to obtain a plurality of fluorescence images.

복수 개의 스펙클 패턴(710)은 시간에 따라 랜덤 미디엄을 이동시켜서 생성될 수 있다. 예시로써 랜덤 미디엄을 움직이는 것으로 표시하였으나 위치 구동 장치에 의해 광원으로부터 나오는 빛이 평행이동하여 랜덤 미디엄에 입사되는 위치를 변화시키는 상황으로도 가능하다. 또한 랜덤 미디엄 또는 입사되는 빛의 상대적인 각도를 변경하는 상황으로도 가능하다. 복수 개의 스펙클 패턴(710)은 형광 샘플(720)에 조사될 수 있다. 센서는 형광 샘플(720)로부터 나오는 형광 신호를 감지하고, 이미지 프로세서는 센서로부터의 전기적 신호에 따라서 시간에 따른 복수 개의 이미지(730)를 생성할 수 있다. 이미지 프로세서는, 복수 개의 이미지(730)에 기설정된 알고리즘을 적용하여 일반 형광 이미지와 고분해능 형광 이미지를 생성할 수 있다. 여기에서의 기설정된 알고리즘은 인접한 이미지 사이의 상관관계에 기초한 알고리즘일 수 있으며, 예를 들어 SOFI 방법과 푸리에 재가중 방법에 의한 형광 이미지 생성 방법일 수 있다.A plurality of speckle patterns 710 can be generated by moving a random medium over time. For example, although the random medium is shown as moving, it is also possible to change the position where the light emitted from the light source is moved in parallel by the position driving device to enter the random medium. It is also possible to change the relative angle of the random medium or incident light. A plurality of speckle patterns 710 can be irradiated to the fluorescence sample 720. The sensor senses the fluorescence signal from the fluorescence sample 720 and the image processor can generate a plurality of images 730 over time according to the electrical signal from the sensor. The image processor may apply a predetermined algorithm to the plurality of images 730 to generate a normal fluorescence image and a high resolution fluorescence image. The predetermined algorithm here may be an algorithm based on the correlation between adjacent images, and may be, for example, a SOFI method and a fluorescence image generation method by the Fourier aspheric method.

도 8은 일 실시 예에 의한 실험 시뮬레이션 결과에 대한 그래프이다. 도 8은 왼쪽에서부터 원본 패턴, 평균값(mean)을 이용한 형광 이미지, 이차(second order) SOFI FRW 방법을 적용한 고분해능 형광 이미지를 표시하며, 여기서 평균값을 이용한 형광 이미지는 기존의 현미경을 이용하여 얻은 형광 이미지와 동일하다. 이차 SOFI FRW 방법을 적용한 이미지가 평균값을 이용한 형광 이미지보다 분해능이 뛰어나다는 것을 알 수 있다. 아울러, 아래의 위치-세기 그래프에서도, 이차 SOFI FRW 방법을 적용한 경우의 분해능이 뛰어나다는 것을 확인할 수 있다.8 is a graph of experimental simulation results according to an embodiment. FIG. 8 shows a fluorescence image using an original pattern, a mean value, and a high-resolution fluorescence image using a second order SOFI FRW method from the left, wherein a fluorescence image using an average value is a fluorescence image obtained using a conventional microscope . It can be seen that the image using the secondary SOFI FRW method has better resolution than the fluorescence image using the average value. In addition, it can be seen that the resolution in the case of applying the secondary SOFI FRW method is also excellent in the position-intensity graph shown below.

도 9는 랜덤 미디엄의 이동 정도에 따른 상관도 변경을 설명하는 그래프이다.9 is a graph for explaining the change of the degree of correlation according to the degree of movement of the random medium.

도 9에서는 단위 시간당 랜덤 미디엄의 이동 정도가 300nm, 500nm, 1mm, 2mm인 경우의 거리-상관도 그래프가 개시된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 랜덤 미디엄의 단위 시간당 이동 정도를 조절함으로써, 상관도가 제어될 수 있다.In FIG. 9, a distance-correlation graph is shown when the degree of movement of the random medium per unit time is 300 nm, 500 nm, 1 mm, and 2 mm. As shown in FIG. 9, by adjusting the degree of movement per unit time of the random medium, the degree of correlation can be controlled.

도 10은 일 실시 예에 의한 스펙클 패턴 생성 장치의 블록도이다.10 is a block diagram of an apparatus for generating a speckle pattern according to an embodiment.

도 10에 도시된 바와 같이, 스펙클 패턴 생성 장치(1000)는 랜덤 미디엄(1020) 및 위치 구동 장치(1030)를 포함할 수 있다.10, the speckle pattern generating apparatus 1000 may include a random medium 1020 and a position driving apparatus 1030. [

랜덤 미디엄(1020)은 스펙클 패턴(speckle pattern)을 생성할 수 있는 무질서한 물질(disordered matter)일 수 있다. 랜덤 미디엄(1020)은 입사된 빛을 산란시킴으로써, 입사된 빛의 광선(ray)를 여러 경로로 진행하도록하여 랜덤 미디엄(1020)을 통과한 빛이 스펙클 패턴을 가지도록 할 수 있는 물질이라면 제한이 없다.The random medium 1020 may be a disordered matter capable of producing a speckle pattern. The random medium 1020 is a material that can scatter rays of incident light so that rays of incident light travel through various paths so that light passing through the random medium 1020 can have a speckle pattern. There is no.

위치 구동 장치(1030)는 랜덤 미디엄(1020)의 위치 또는 각도를 변경하거나 직접 광 경로의 위치 또는 각도를 변경하여 입사되는 빛과 랜덤 미디엄(1020)사이의 상대적인 위치 또는 각도를 변경할 수 있다. 예를 들어, 위치 구동 장치(1030)는 랜덤 미디엄(1020)에 물리적으로 연결될 수 있다. 위치 구동 장치(1030)는 모터(motor)등과 같은 기계적인 변위, 변각 수단과 랜덤 미디엄(1020)을 고정하는 고정 수단을 포함할 수 있다. 위치 구동 장치(1030)는 기설정된 방식으로 랜덤 미디엄(1020)을 이동 또는 회전시킬 수 있다. 예를 들어, 위치 구동 장치(1030)는 랜덤 미디엄(1020)의 위치 또는 각도를 기설정된 방향 및 속도로 움직일 수 있다. 또한, 위치 구동 장치(1030)는 랜덤 미디엄(1020)에 빛이 입사되는 경로를 변경하는 장치를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 위치 구동 장치(1030)는 갈바노 거울 (Galvano mirror)와 같은 기계적인 변위 또는 각도의 변화를 통해 광 경로를 변화시켜 빛이 랜덤 미디엄(1020)에 입사되는 위치 또는 각도를 기설정된 방향 및 속도로 움직일 수 있다.The position driver 1030 may change the relative position or angle between the incident light and the random medium 1020 by changing the position or angle of the random medium 1020 or directly changing the position or angle of the optical path. For example, the position driver 1030 may be physically connected to the random medium 1020. The position drive 1030 may include mechanical displacement, such as a motor, and fixing means to secure the ramp means and the random medium 1020. The position driver 1030 may move or rotate the random medium 1020 in a predetermined manner. For example, the position driver 1030 may move the position or angle of the random medium 1020 in a predetermined direction and speed. In addition, the position driver 1030 may include a device for changing the path of light incident on the random medium 1020. For example, the position drive device 1030 may change the optical path through a mechanical displacement or a change in angle, such as a Galvano mirror, to set the position or angle at which the light enters the random medium 1020 Direction and speed.

스펙클 패턴 생성 장치(1000)는 상술한 바에 따라서 시간에 따라서 상대적인 위치를 변경시키며, 자기 상관 특성을 가지는 스펙클 패턴을 생성할 수 있다.The speckle pattern generating apparatus 1000 can change a relative position with time and generate a speckle pattern having autocorrelation characteristics as described above.

도 11은 일 실시 예에 의한 샘플에 대한 이미지를 생성하는 방법의 흐름도이다.11 is a flow diagram of a method for generating an image for a sample according to an embodiment.

단계 1110에서, 이미지 생성 방법은 광원으로부터 출력된 빛이 랜덤 미디엄을 향하여 입사될 수 있다.In step 1110, the image generating method may be such that the light output from the light source is directed toward the random medium.

단계 1120에서, 이미지 생성 방법은 입사된 빛은 랜덤 미디엄에서 산란되어 스펙클 패턴을 가지는 빛을 생성하고 생성된 빛을 형광샘플에 조사할 수 있다.In operation 1120, the incident light is scattered in a random medium to generate light having a speckle pattern, and the generated light can be irradiated to the fluorescent sample.

단계 1130에서, 이미지 생성 방법은 형광 샘플로부터 나오는 형광 신호를 감지할 수 있다.In step 1130, the image generation method may sense a fluorescent signal emanating from the fluorescent sample.

단계 1140에서, 이미지 생성 방법은 감지된 형광 신호에 기초하여 이미지를 생성할 수 있다. 이미지 생성 방법은 제 1 기간에 대한 이미지를 생성할 수 있다. 여기에서, 제 1 기간은 랜덤 미디엄이 제 1 위치에 배치된 기간을 의미할 수 있다.In step 1140, the image generation method may generate an image based on the sensed fluorescence signal. The image generation method may generate an image for the first period. Here, the first period may mean a period in which the random medium is disposed in the first position.

단계 1150에서, 이미지 생성 방법은 이미지 수집이 종료되는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 이미지 생성 방법은 N 개의 이미지가 수집되면 이미지 수집을 종료하는 것으로 기설정될 수 있다.In step 1150, the image generation method may determine whether image acquisition is terminated. For example, the image generation method may be pre-set to terminate image acquisition once N images have been collected.

이미지 수집이 종료되지 않으면, 단계 1160에서 이미지 생성 방법은 입사되는 빛과 랜덤 미디엄 사이의 상대적인 위치 또는 각도를 변경할 수 있다. 예를 들어, 이미지 생성 방법은 랜덤 미디엄을 제 2 위치로 변경할 수 있다. 이에 따라, 입사되는 빛과 랜덤 미디엄 사이의 상대적인 위치 또는 각도를 변경할 수 있다.If the image acquisition is not terminated, then in step 1160 the image generation method may change the relative position or angle between the incident light and the random medium. For example, the image generation method may change the random medium to the second position. Accordingly, the relative position or angle between the incident light and the random medium can be changed.

이미지 생성 방법은 다시 1110 단계로 복귀하여 광원에서 빛을 출력할 수 있다. 이미지 생성 방법은 단계 1110 내지 단계 1140을 반복할 수 있으며, 제 2 기간에 대한 이미지를 생성할 수 있다.The image generation method may return to step 1110 and output light from the light source. The image generation method may repeat steps 1110 to 1140, and may generate an image for the second period.

이미지 생성 방법은 이미지가 N 개가 수집되면, 1170 단계로 진입하여 복수 개의 이미지의 평균값을 이용하여 형광 이미지를 생성할 수 있다. 이미지 생성 방법은 N 개의 이미지 중 인접 이미지 사이의 상관도에 기초하여 고분해능 형광 이미지를 생성할 수 있다. 예를 들어, 이미지 생성 방법은 SOFI 방법의 알고리즘을 수집된 N 개의 이미지에 적용하여 고분해능 형광 이미지를 생성할 수 있다. 이미지 생성 방법은 다양한 차수(order)의 SOFI 알고리즘을 적용할 수 있으며, SOFI 알고리즘의 차수에는 제한이 없다.The image generating method may generate the fluorescence image using the average value of the plurality of images when N images are collected. The image generation method can generate a high-resolution fluorescence image based on the correlation between adjacent images among the N images. For example, the image generation method can generate a high-resolution fluorescence image by applying the algorithm of the SOFI method to the collected N images. The image generation method can apply various order SOFI algorithms, and the order of the SOFI algorithm is not limited.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The apparatus described above may be implemented as a hardware component, a software component, and / or a combination of hardware components and software components. For example, the apparatus and components described in the embodiments may be implemented within a computer system, such as, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable array (FPA) A programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. The processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For ease of understanding, the processing apparatus may be described as being used singly, but those skilled in the art will recognize that the processing apparatus may have a plurality of processing elements and / As shown in FIG. For example, the processing unit may comprise a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as a parallel processor.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the foregoing, and may be configured to configure the processing device to operate as desired or to process it collectively or collectively Device can be commanded. The software and / or data may be in the form of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage media, or device , Or may be permanently or temporarily embodied in a transmitted signal wave. The software may be distributed over a networked computer system and stored or executed in a distributed manner. The software and data may be stored on one or more computer readable recording media.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 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 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to an embodiment may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions to be recorded on the medium may be those specially designed and configured for the embodiments or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI > or equivalents, even if it is replaced or replaced.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

Claims (8)

빛을 출력하는 광원;
상기 출력된 빛을 산란시켜, 스펙클 패턴을 가지는 빛을 생성하는 랜덤 미디엄(random medium);
상기 광원으로부터 출력되어 상기 랜덤 미디엄으로 입사된 빛과 상기 랜덤 미디엄 사이의 상대적인 위치 또는 각도를 변경시켜 자기상관(auto correlation) 특성을 가지고 시간에 따라 변화하는 스펙클 패턴을 발생시키는 위치 구동 장치;
상기 스펙클 패턴을 가지는 빛이 형광 샘플에 조사되면, 상기 형광 샘플로부터의 형광 신호를 감지하여 전기적 신호로 변환하는 센서; 및
상기 변환된 전기적 신호를 이용하여, 상기 랜덤 미디엄의 시간에 따라 변화된 상대적 위치에 따른 복수 개의 이미지를 획득하고, 상기 복수 개의 이미지를 처리하여 형광 이미지를 생성하는 이미지 프로세서
를 포함하는 이미지 생성 장치.
A light source for outputting light;
A random medium for scattering the output light to generate light having a speckle pattern;
A position drive device for generating a speckle pattern varying in time with an auto correlation characteristic by changing a relative position or an angle between light incident on the random medium and the random medium outputted from the light source;
A sensor for sensing a fluorescence signal from the fluorescent sample and converting the fluorescence signal into an electrical signal when light having the speckle pattern is irradiated to the fluorescent sample; And
An image processor for obtaining a plurality of images according to relative positions changed with time of the random medium by using the converted electrical signals and processing the plurality of images to generate a fluorescent image,
And an image generating device.
제 1 항에 있어서,
상기 이미지 프로세서는, 상기 복수 개의 이미지의 인접 이미지 사이의 상관도에 기초하여 SOFI(Super-resolution optical fluctuation imaging) 방법을 상기 복수 개의 이미지에 적용, 상기 형광샘플의 고분해능 형광 이미지를 생성하는 이미지 생성 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the image processor is configured to apply a super-resolution optical fluctuation imaging (SOFI) method to the plurality of images based on a degree of correlation between adjacent images of the plurality of images, and to generate a high- .
제 2 항에 있어서,
상기 이미지 프로세서는,
상기 복수 개의 이미지를 SOFI 방법으로 처리하여 제1 분해능을 가지는 형광 이미지를 생성하고, 상기 제1 분해능을 가지는 형광 이미지에 푸리에 재가중 방법(FRW, Fourier reweighting method)을 적용하여 제2 분해능을 가지는 형광 이미지를 생성하며,
상기 제2 분해능은 상기 제1 분해능보다 높은,
이미지 생성 장치.
3. The method of claim 2,
The image processor comprising:
A plurality of images are processed by the SOFI method to generate a fluorescence image having a first resolution, and a Fourier reweighting method (FRW) is applied to the fluorescence image having the first resolution, Image,
Wherein the second resolution is higher than the first resolution,
Image generating device.
제 1 항에 있어서,
상기 위치 구동 장치는, 상기 광원에서 출력된 빛이 랜덤 미디엄에 입사되는 위치 및 상기 랜덤 미디엄 중 적어도 하나를 이동시켜, 입사된 빛과 상기 랜덤 미디엄 사이의 상대적인 위치를 변경함으로써 출력되는 스펙클 패턴을 변화시키는,
이미지 생성 장치.
The method according to claim 1,
The position drive apparatus moves at least one of a position where the light output from the light source is incident on the random medium and the random medium to change a relative position between the incident light and the random medium, Changing,
Image generating device.
제 1항에 있어서
상기 위치 구동 장치는, 상기 광원에서 출력된 빛이 랜덤 미디엄에 입사되는 빛의 각도 및 랜덤 미디엄 각도 중 적어도 하나를 변화시켜, 입사된 빛과 상기 랜덤 미디엄 사이의 상대적인 각도를 변경함으로써 출력되는 스펙클 패턴을 변화시키는,
이미지 생성 장치.
The method of claim 1, wherein
Wherein the position drive device changes at least one of an angle of a light incident on the random medium and a random medium angle of the light output from the light source to change a relative angle between the incident light and the random medium, Changing the pattern,
Image generating device.
제 1 항에 있어서,
상기 위치 구동 장치는, 입사된 빛과 상기 랜덤 미디엄 사이의 상대적인 위치 또는 각도의 변경 정도를 단위 시간당 조절하는 이미지 생성 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the position drive device adjusts the degree of change in relative position or angle between the incident light and the random medium per unit time.
입사되는 빛을 투과시키면서 스펙클 패턴(speckle pattern)을 생성하는 랜덤 미디엄(random medium); 및
상기 입사된 빛과 상기 랜덤 미디엄 사이의 상대적인 위치를 변경함으로써, 자기상관(auto correlation) 특성을 가지고 시간에 따라 변화하는 스펙클 패턴을 발생시키는 구동 장치
를 포함하는 스펙클 패턴 생성 장치.
A random medium for generating a speckle pattern while transmitting incident light; And
A driving device for generating a speckle pattern having an auto-correlation characteristic and changing with time by changing a relative position between the incident light and the random medium,
The spark pattern generating apparatus comprising:
랜덤 미디엄에서 산란된 스펙클 패턴을 가지는 빛이 샘플에 조사되도록 빛을 출력하는 단계;
형광 샘플로부터의 형광 신호를 감지하여 이미지를 생성하는 단계;
시간에 따라 상기 랜덤 미디엄으로 입사된 빛과 상기 랜덤 미디엄 사이의 상대적인 위치 또는 각도를 변경시켜 자기상관(auto correlation) 특성을 가지고 시간에 따라 변화하는 스펙클 패턴을 발생시키는 단계;
상기 시간에 따라 변화하는 스펙클 패턴을 가지는 빛을 이용하여 이미지를 생성, 수집하는 단계; 및
상기 복수 개의 이미지를 처리하여 형광 이미지를 생성하는 단계
를 포함하는 이미지 생성 방법.
Outputting light such that light having a speckled pattern scattered in a random medium is irradiated on the sample;
Sensing a fluorescence signal from the fluorescent sample to produce an image;
Changing a relative position or angle between light incident on the random medium and the random medium according to time to generate a speckle pattern having an auto correlation characteristic and changing with time;
Generating and collecting images using light having a speckle pattern varying with time; And
Processing the plurality of images to produce a fluorescence image
≪ / RTI >
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