KR101893433B1 - 누화 현상이 방지되는 3차원 영상 획득장치 - Google Patents

누화 현상이 방지되는 3차원 영상 획득장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 형광물질이 염색된 샘플에 존재하는 다수의 초점에 레이저를 동시에 조사하고, 샘플에서 방출되는 형광신호를 이용하여 3차원 영상을 획득하는 누화 현상이 방지되는 3차원 영상 획득장치에 관한 것으로서, 레이저 광원과, 미세렌즈 어레이와, 광 변조부와, 검출부와, 제어부를 포함한다. 레이저 광원은 형광물질이 염색된 샘플을 여기시키기 위해 광 펄스를 출력한다. 미세렌즈 어레이는 빔 익스팬더에 의해 확대된 광 펄스를 샘플에 존재하는 다수의 초점에 대응되도록 공간상에 분할한다. 광 변조부는 미세렌즈 어레이에 의해 공간상에 분할된 광 펄스들이 위상차를 갖도록 광 펄스들을 변조시킨다. 검출부는 변조된 광 펄스들이 다수의 초점에 입사되면서 방출하는 형광 펄스를 검출하여 전기적인 펄스 신호로 변환한다. 제어부는 다수의 광센서를 선택적으로 ON/OFF시킨다.

Description

누화 현상이 방지되는 3차원 영상 획득장치{Three-dimensional image acquistion device in which a crosstalk is prevented}
본 발명은 누화 현상이 방지되는 3차원 영상 획득장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 형광물질이 염색된 샘플에 존재하는 다수의 초점에 레이저를 동시에 조사하고, 샘플에서 방출되는 형광신호를 이용하여 3차원 영상을 획득하는 누화 현상이 방지되는 3차원 영상 획득장치에 관한 것이다.
암과 같은 질병의 의료 진단 방식으로 주로 자기 공명 영상법(MRI)과 양전자 방출 단층 촬영법(PET)등이 있다. 이러한 영상 획득방식들은 정밀 검사 시 환자에게 심한 스트레스를 주게 되며, 투입되는 방사성 물질에 의한 위험도, 그리고 방사성 물질을 만들기 위한 싸이클로트론(cyclotron) 장비를 가동하기 위한 고가의 운영비가 소요되는 등의 단점이 있다. 그로 인해 전리 방사선이 필요없는 광 간섭 단층 촬영법(OCT), 공초점 레이저 스캔 현미경 기술(confocal laser scan microscopy) 등의 영상 진단법들이 많은 관심을 받게 되었다.
이 중, 공초점 레이저 스캔 현미경은 레이저를 샘플에 점 단위로 조사하고, 광센서 앞에 핀홀을 위치시켜 샘플에서 방출된 형광신호 중 대물렌즈의 초점 평면을 통과하는 형광신호는 핀홀을 통과하고 대물렌즈의 초점 평면에서 벗어난 평면에서 방출된 형광신호는 핀홀에 차단되어 초점 영역의 신호만을 받아들임으로써, 보고자 하는 상만 분리하여 명확하게 볼 수 있는 현미경으로서, 영상의 품질이 상대적으로 우수하다는 장점은 있으나 초점 하나씩 스캔하여 영상의 픽셀 정보를 생성하기 때문에 영상 속도가 매우 느리다는 단점이 있었다.
이러한 점을 보완하기 위해 최근에는 다초점 레이저 스캔 현미경이 개발되고 있다. 다초점 레이저 스캔 현미경은 레이저를 샘플에 면 단위(다수의 초점)로 동시에 조사하여 샘플의 이미징 속도를 고속화한 현미경으로서, 초점의 개수만큼 영상 속도를 높일 수 있다는 장점은 있으나, 샘플이 불투명하여 샘플의 내부에서 광 산란(optical scattering)이 심하게 발생하는 경우, 샘플의 각 초점에서 방출되는 형광신호가 대물렌즈의 초점 평면에서 벗어나 서로 간섭 현상이 발생하는 단점이 있었다.
다시 말해, 샘플의 어느 한 초점에서 방출되는 형광신호가 이에 대응되는 핀홀의 위치에 정확히 모이지 못하고, 다른 초점에서 방출되는 형광신호가 통과하는 핀홀의 위치로 입사됨으로 인해 노이즈가 증가하고 영상의 품질이 저하되는 누화 현상(crosstalk)이 발생하는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허공보 제10-2016-0119805호(2016. 10. 14. 공개공고, 발명의 명칭 : 다중 스팟 주사 수집 광학장치)
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 불투명한 샘플에 대한 3차원 영상을 고속·고감도로 획득할 수 있는 누화 현상이 방지되는 3차원 영상 획득장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 누화 현상이 방지되는 3차원 영상 획득장치는, 형광물질이 염색된 샘플을 여기시키기 위해 광 펄스를 출력하는 레이지 광원; 빔 익스팬더에 의해 확대된 광 펄스를 상기 샘플에 존재하는 다수의 초점에 대응되도록 공간상에 분할하는 미세렌즈 어레이; 상기 미세렌즈 어레이에 의해 공간상에 분할된 광 펄스들이 위상차를 갖도록 상기 광 펄스들을 변조시키는 광 변조부; 변조된 광 펄스들이 상기 다수의 초점에 입사되면서 방출하는 형광 펄스를 검출하여 전기적인 펄스 신호로 변환하는 다수의 광센서를 구비하는 검출부; 및 상기 다수의 광센서를 선택적으로 ON/OFF시키는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 누화 현상이 방지되는 3차원 영상 획득장치에 있어서, 상기 검출부는, 상기 다수의 초점 중 제1초점과 대응되는 제1광센서와, 상기 제1초점과 접하는 제2초점과 대응되는 제2광센서를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 제1초점에서 방출되어 제1위상을 갖는 제1형광 펄스가 상기 제1광센서에 도달하는 시점에 상기 제1광센서는 ON시키고 상기 제2광센서는 OFF시키며, 상기 제2초점에서 방출되어 상기 제1위상과 다른 제2위상을 갖는 제2형광 펄스가 상기 제2광센서에 도달하는 시점에 상기 제1광센서는 OFF시키고 상기 제2광센서는 ON시킬 수 있다.
본 발명에 따른 누화 현상이 방지되는 3차원 영상 획득장치에 있어서, 상기 레이저 광원은, 적외선 대역의 파장을 갖는 광 펄스를 출력할 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 누화 현상이 방지되는 3차원 영상 획득장치는, 형광물질이 염색된 샘플을 여기시키기 위해 광 펄스를 출력하는 레이지 광원; 빔 익스팬더에 의해 확대된 광 펄스를 상기 샘플에 존재하는 다수의 초점에 대응되도록 공간상에 분할하고, 분할된 광 펄스들이 위상차를 갖도록 상기 광 펄스들을 변조시키는 광 변조부; 변조된 광 펄스들을 상기 샘플에 존재하는 다수의 초점으로 전송하는 미세렌즈 어레이; 변조된 광 펄스들이 상기 다수의 초점에 입사되면서 방출하는 형광 펄스를 검출하여 전기적인 펄스 신호로 변환하는 다수의 광센서를 구비하는 검출부; 및 상기 다수의 광센서를 선택적으로 ON/OFF시키는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 누화 현상이 방지되는 3차원 영상 획득장치에 따르면, 레이저를 샘플에 면 단위(다수의 초점)로 동시에 조사하여 샘플의 3차원 영상을 신속하게 획득할 수 있다.
또한, 본 발명의 누화 현상이 방지되는 3차원 영상 획득장치에 따르면, 누화 현상을 방지할 수 있고, 이를 통해 샘플의 3차원 형상의 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 누화 현상이 방지되는 3차원 영상 획득장치에 따르면, 불투명한 샘플을 보다 깊게 관찰할 수 있고, 샘플의 조직들이 파괴되는 것을 예방할 수 있으며, 광 표백현상을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 누화 현상이 방지되는 3차원 영상 획득장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 2는 샘플의 투명도에 따라 누화 현상의 발생이 달라지는 것을 비교설명하기 위한 도면이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 누화 현상이 방지되는 3차원 영상 획득장치에 포함된 다수의 광센서를 선택적으로 ON/OFF시키는 것을 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 누화 현상이 방지되는 3차원 영상 획득장치에서 매트릭스 형태로 배열된 다수의 광센서를 선택적으로 ON/OFF시키는 것을 나타낸 도면이고,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 누화 현상이 방지되는 3차원 영상 획득장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 누화 현상이 방지되는 3차원 영상 획득장치의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 누화 현상이 방지되는 3차원 영상 획득장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 샘플의 투명도에 따라 누화 현상의 발생이 달라지는 것을 비교설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 누화 현상이 방지되는 3차원 영상 획득장치에 포함된 다수의 광센서를 선택적으로 ON/OFF시키는 것을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 누화 현상이 방지되는 3차원 영상 획득장치에서 매트릭스 형태로 배열된 다수의 광센서를 선택적으로 ON/OFF시키는 것을 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 누화 현상이 방지되는 3차원 영상 획득장치는 형광물질(미도시)이 염색된 샘플(S)에 존재하는 다수의 초점(f)에 레이저를 동시에 조사하고, 샘플(S)에서 방출되는 형광신호를 이용하여 3차원 영상을 획득하는 장치로서, 레이저 광원(100)과, 미세렌즈 어레이(220)와, 광 변조부(300)와, 검출부(400)와, 제어부(500)를 포함한다.
상기 레이저 광원(100)은 도 1에 도시된 바와 같이 형광물질이 염색된 샘플(S)을 여기시키기 위해 광 펄스(PL)를 출력한다. 샘플(S)에 제1파장을 갖는 광 펄스(PL)를 조사하면, 하나의 광 펄스(PL)에 의해 형광물질(정확히는 형광물질의 전자)의 에너지 레벨은 그라운드 에너지 레벨에서 상위 에너지 레벨로 여기된다. 여기된 형광물질의 상위 에너지 레벨은 주변 물질과의 충돌 등으로 인해 하위 에너지 레벨(<상위 에너지 레벨)로 전이되고, 다시 그라운드 에너지 레벨로 전이된다. 하위 에너지 레벨에서 그라운드 에너지 레벨(<하위 에너지 레벨)로 전이될 때, 형광물질은 제1파장보다 긴 제2파장을 갖는 형광 펄스(PO)들을 방출한다.
형광현미경은 이와 같은 형광 펄스(PO)들을 검출하고, 이를 전기적인 펄스 신호(미도시)로 변환한 후, 단위시간당 펄스 신호의 수로 환산하며, 환산된 펄스 신호의 수가 상대적으로 많으면 밝게, 환산된 펄스 신호의 수가 상대적으로 적으면 어둡게 처리하여 샘플(S)의 전체적인 3차원 영상을 획득하게 된다.
이때, 레이저 광원(100)이 가시광선 또는 자외선과 같이 상대적으로 파장이 짧은 대역이면, 회절한계는 파장의 길이에 비례하므로 상대적으로 높은 광학 해상도를 가질 수 있다. 그러나 광 펄스(PL)가 갖는 높은 에너지로 인해 세포와 같은 샘플(S)의 조직들이 전리되어 파괴될 수 있고, 광 펄스(PL)가 오랜 시간 가해지면 형광물질의 형광성질이 망가지는 광 표백현상(photobleaching)이 나타날 수 있다.
따라서, 레이저 광원(100)은 적외선과 같이 파장이 상대적으로 긴 대역의 광 펄스(PL)를 출력하는 것이 바람직하고, 단일의 광 펄스(PL)만으로는 형광물질을 여기시키기 위한 에너지가 충분치 않으므로, 에너지가 낮은 복수 개의 광자를 동시에 흡수하여 형광 발생을 유도하는 이광자(two-phoron) 또는 다광자(multiphoton) 여기(excitation) 현상에 기반한 비선형 흡수과정을 이용하는 것이 바람직하다.
상기 미세렌즈 어레이(220)는 빔 익스팬더(210)에 의해 확대된 광 펄스(PL)를 샘플(S)에 존재하는 다수의 초점(f)에 대응되도록 공간상에 분할한다.
빔 익스팬더(210)는 레이저 광원(100)에서 조사된 광 펄스(PL)의 경로를 광 펄스가 진행되는 광축(미도시)을 기준으로 외측으로 확장시키며, 빔 익스팬더(210)에 의해 광 펄스(PL)는 시준렌즈(230)에 의해 평행광 형태로 시준(collimating)된다.
상기 광 변조부(300)는 미세렌즈 어레이(220)에 의해 공간상에 분할된 광 펄스(PL)들이 위상차를 갖도록 광 펄스(PL)들을 변조시킨다.
광 펄스(PL)들의 위상차는 각각의 광 펄스(PL)마다 서로 다른 위상을 갖도록 할 수도 있고, 도 2에 도시된 바와 같이 서로 일정 간격으로 떨어진 두 개의 광 펄스(PL1)는 서로 동일한 위상을 갖으며 그 사이에 존재하는 광펄스(PL2)는 상기 두 개의 광 펄스(PL1)와 다른 위상을 갖도록 하여 광 펄스(PL)들의 위상이 번갈아 반복되는 형태로 구성할 수도 있다.
광 변조부(300)로부터 출사되는 광 펄스(PL)들을 샘플(S)을 향해 전달하고 샘플(S)로부터 방출된 형광 펄스(PO)들을 후술되는 검출부(400)로 전달하기 위해 광학계(600)가 포함된다.
도 1을 참조하면, 광학계(600)는 광 펄스(PL)와 형광 펄스(PO)를 분리하는 광분배기(610)와, 광분배기(610)로부터 출사된 광 펄스(PL)를 2차원으로 이동시키는 2축 주사거울(620)과, 2축 주사거울(620)에서 반사된 광 펄스(PL)를 집광시켜 샘플(S)에 다수의 초점(f)을 형성시키는 대물렌즈(630) 등을 구비할 수 있다.
2축 주사거울(620)로서, 갈바노 미러(galvano-mirror), 폴리곤 미러(polygon mirror), AOD(acustic optical deflector), DMD(digital micromirror device), 래스터 스캐너(raster scanner) 등이 사용될 수 있다.
상기 검출부(400)는 변조된 광 펄스(PL)들이 샘플(S)에 위치한 다수의 초점(f)에 입사되면서 방출하는 형광 펄스(PO)를 검출하여 전기적인 펄스 신호로 변환하는 다수의 광센서(410)를 구비한다.
검출부(400)는 CCD(charged coupled device), CMOS(complementary metal oxide silicon), PD(photo detector), APD(avalanche photo diode), PMT(photo multiplier tube) 등의 광센서가 다수개 배열되어 구성될 수 있다.
상기 제어부(500)는 다수의 광센서(410)를 선택적으로 ON/OFF시킨다.
만약, 도 2 또는 도 3에 도시된 바와 같이 검출부(400)가 다수의 초점(f) 중 제1초점(f1)과 대응되는 제1광센서(411)와, 제1초점(f1)과 접하는 제2초점(f2)과 대응되는 제2광센서(412)를 구비한다고 가정하면, 제어부(500)는 제1초점(f1)에서 방출되어 제1위상을 갖는 제1형광 펄스(PO1)가 제1광센서(411)에 도달하는 시점에 제1광센서(411)는 ON시키고 제2광센서(412)는 OFF시키며, 제2초점(f2)에서 방출되어 제1위상과 다른 제2위상을 갖는 제2형광 펄스(PO2)가 제2광센서(412)에 도달하는 시점에 제1광센서(411)는 OFF시키고 제2광센서(412)는 ON시킨다.
도 3의 좌측에 도시된 바와 같이 샘플(S')이 투명한 경우에는 샘플(S')의 내부에서 광 산란이 발생하지 않기 때문에 샘플(S')의 각 초점(f')에서 방출되는 형광 펄스(PO')가 서로 간섭되지 않고 각 초점(f')에 대응되는 광센서(450)에 영향을 미치지 않는다. 샘플(S')이 투명하면 광센서(450)를 선택적으로 ON/OFF시키지 않아도 되는 것이다.
반면, 도 3의 우측에 도시된 바와 같이 샘플(S)이 불투명한 경우에는 샘플(S)의 내부에서 광 산란이 심하게 발생하기 때문에 샘플(S)의 제1초점(f1)에서 방출되는 제1형광 펄스(PO1)가 제1초점(f1)과 인접한 제2초점(f2)에서 방출되는 제2형광 펄스(PO2)와 간섭되는 현상이 발생하고, 이로 인해 제1초점(f1)에서 방출되는 제1형광 펄스(PO1)가 제2초점(f2)과 대응되는 제2광센서(412)에 영향을 미치는 누화 현상이 발생하게 된다. 또한, 제2광센서(412)에는 본래의 형광 펄스의 세기보다 약하거나 형광 펄스가 전혀 도달하지 않게 된다.
결국, 제1초점(f1)에 대응되는 픽셀(미도시)에서는 유령 영상(ghost image)이 나타나고, 제2초점(f2)에 대응되는 픽셀에서는 본래의 색상값보다 낮거나 색상값이 아예 존재하지 않기 때문에 전체적으로 3차원 영상의 해상도는 떨어지고 이미지가 왜곡되어 3차원 영상의 품질이 저하된다. 샘플(S)이 불투명하면 광센서(410)를 선택적으로 ON/OFF시켜 누화 현상을 방지할 필요가 있는 것이다.
본 실시예에서 다수의 광센서(410)는 1×N, N×1, N×M, N×N 등의 매트릭스 형태로 배열될 수 있고, 그 형태에 따라 다수의 광센서(410)를 ON/OFF시키는 패턴은 다양할 수 있다.
대표적으로, 도 4에 도시된 바와 같이 다수의 광센서(410)가 5×5매트릭스 형태로 배열된 경우를 예로 들면, 먼저 다수의 광센서(410) 중 홀수번째 행과 열이 만나는 제1교차점(X1)들에 존재하는 광센서(415)들이 ON되고 나머지는 OFF되며, 다음으로 홀수번째 행과 짝수번째 열이 만나는 제2교차점(X2)들에 존재하는 광센서(416)들이 ON되고 나머지는 OFF된다. 그 다음으로 짝수번째 행과 홀수번째 열이 만나는 제3교차점(X3)들에 존재하는 광센서(417)들이 ON되고 나머지는 OFF되며, 마지막으로 짝수번째 행과 열이 만나는 제4교차점(X4)들에 존재하는 광센서(418)들이 ON되고 나머지는 OFF된다.
이러한 광센서의 ON/OFF 패턴은 이미지상의 한 픽셀과 인접한 다른 픽셀에 누화 현상이 발생될 확률이 있는 경우에 적용될 수 있는 패턴으로, 누화 현상이 심하다거나 혹은 샘플의 스캐닝 깊이가 깊어짐에 따라 그 패턴을 달리 적용할 수 있다.
한편, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 누화 현상이 방지되는 3차원 영상 획득장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 누화 현상이 방지되는 3차원 영상 획득장치는, 레이저 광원(100)과, 광 변조부(300)와, 미세렌즈 어레이(220)와, 검출부(400)와, 제어부(500)를 포함하며, 도 1에 도시된 실시예와 대비하여 광 펄스(PL)가 광 변조부(300) 및 미세렌즈 어레이(220)를 순차적으로 경유하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 광 변조부(300)는 빔 익스팬더(210)에 의해 확대된 광 펄스(PL)를 샘플(S)에 존재하는 다수의 초점(f)에 대응되도록 공간상에 분할하고, 분할된 광 펄스(PL)들이 위상차를 갖도록 광 펄스(PL)들을 변조시킨다.
광 펄스(PL)들의 위상차는 각각의 광 펄스(PL)마다 서로 다른 위상을 갖도록 할 수도 있고, 도 2에 도시된 바와 같이 서로 일정 간격으로 떨어진 두 개의 광 펄스(PL1)는 서로 동일한 위상을 갖으며 그 사이에 존재하는 광펄스(PL2)는 상기 두 개의 광 펄스(PL1)와 다른 위상을 갖도록 하여 광 펄스(PL)들의 위상이 번갈아 반복되는 형태로 구성할 수도 있다.
본 실시예의 미세렌즈 어레이(220)는 변조된 광 펄스(PL)들을 샘플(S)에 존재하는 다수의 초점(f)으로 전송한다.
미세렌즈 어레이(220)로부터 출사되는 광 펄스(PL)들을 샘플(S)을 향해 전달하고 샘플(S)로부터 방출된 형광 펄스(PO)들을 후술되는 검출부(400)로 전달하기 위해 광학계(600)가 포함된다.
본 실시예의 레이저 광원(100), 검출부(400) 및 제어부(500)는 도 1에 도시된 실시예의 구성과 실질적으로 동일하므로, 반복되는 설명은 생략한다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 누화 현상이 방지되는 3차원 영상 획득장치는, 레이저를 샘플에 면 단위(다수의 초점)로 동시에 조사하여 샘플의 3차원 영상을 신속하게 획득 할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 누화 현상이 방지되는 3차원 영상 획득장치는, 다수의 광센서에 도착하는 형광 펄스들이 위상차를 갖도록 하고, 이를 선택적으로 검출함으로써, 누화 현상을 방지할 수 있고, 이를 통해 샘플의 3차원 형상의 품질을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 누화 현상이 방지되는 3차원 영상 획득장치는, 레이저 광원은 적외선 대역에 존재하는 광 펄스를 출력하도록 함으로써, 불투명한 샘플을 보다 깊게 관찰할 수 있고, 샘플의 조직들이 파괴되는 것을 예방할 수 있으며, 광 표백현상을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예 및 변형례에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
100 : 레이저 광원
210 : 빔 익스팬더
220 : 미세렌즈 어레이
300 : 광 변조부
400 : 검출부
410 : 다수의 광센서
500 : 제어부
O : 형광물질
S : 샘플
f : 다수의 초점
PL : 광 펄스
PO : 형광 펄스
PS : 펄스 신호

Claims (4)

  1. 형광물질이 염색된 샘플을 여기시키기 위해 광 펄스를 출력하는 레이저 광원;
    빔 익스팬더에 의해 확대된 광 펄스를 상기 샘플에 존재하는 다수의 초점에 대응되도록 공간상에 분할하는 미세렌즈 어레이;
    상기 미세렌즈 어레이에 의해 공간상에 분할된 광 펄스들이 위상차를 갖도록 상기 광 펄스들을 변조시키는 광 변조부;
    변조된 광 펄스들이 상기 다수의 초점에 입사되면서 방출하는 형광 펄스를 검출하여 전기적인 펄스 신호로 변환하는 다수의 광센서를 구비하는 검출부; 및
    상기 다수의 광센서를 선택적으로 ON/OFF시키는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 누화 현상이 방지되는 3차원 영상 획득장치.
  2. 형광물질이 염색된 샘플을 여기시키기 위해 광 펄스를 출력하는 레이저 광원;
    빔 익스팬더에 의해 확대된 광 펄스를 상기 샘플에 존재하는 다수의 초점에 대응되도록 공간상에 분할하고, 분할된 광 펄스들이 위상차를 갖도록 상기 광 펄스들을 변조시키는 광 변조부;
    변조된 광 펄스들을 상기 샘플에 존재하는 다수의 초점으로 전송하는 미세렌즈 어레이;
    변조된 광 펄스들이 상기 다수의 초점에 입사되면서 방출하는 형광 펄스를 검출하여 전기적인 펄스 신호로 변환하는 다수의 광센서를 구비하는 검출부; 및
    상기 다수의 광센서를 선택적으로 ON/OFF시키는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 누화 현상이 방지되는 3차원 영상 획득장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 검출부는, 상기 다수의 초점 중 제1초점과 대응되는 제1광센서와, 상기 제1초점과 접하는 제2초점과 대응되는 제2광센서를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 제1초점에서 방출되어 제1위상을 갖는 제1형광 펄스가 상기 제1광센서에 도달하는 시점에 상기 제1광센서는 ON시키고 상기 제2광센서는 OFF시키며, 상기 제2초점에서 방출되어 상기 제1위상과 다른 제2위상을 갖는 제2형광 펄스가 상기 제2광센서에 도달하는 시점에 상기 제1광센서는 OFF시키고 상기 제2광센서는 ON시키는 것을 특징으로 하는 누화 현상이 방지되는 3차원 영상 획득장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 레이저 광원은, 적외선 대역의 파장을 갖는 광 펄스를 출력하는 것을 특징으로 하는 누화 현상이 방지되는 3차원 영상 획득장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102353412B1 (ko) * 2020-08-20 2022-01-20 주식회사 휴비츠 측면 촬영용 3차원 단층 촬영 검사 장치

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102270190B1 (ko) * 2020-04-03 2021-06-28 서울대학교산학협력단 공간 광 변조기를 이용한 각도 분해 분광반사계
CN111653378B (zh) * 2020-06-05 2022-06-07 桂林电子科技大学 基于多光纤光镊的sted超分辨显微成像装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100721414B1 (ko) 2002-09-30 2007-05-23 도꾸리쯔교세이호징 가가꾸 기쥬쯔 신꼬 기꼬 공초점 현미경, 공초점 현미경을 사용한 형광 측정 방법 및편광 측정 방법

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5239178A (en) * 1990-11-10 1993-08-24 Carl Zeiss Optical device with an illuminating grid and detector grid arranged confocally to an object
KR20100045964A (ko) * 2007-07-06 2010-05-04 내셔널 유니버시티 오브 싱가포르 형광 초점변조 현미경 시스템 및 방법
KR101001853B1 (ko) * 2008-11-07 2010-12-17 고려대학교 산학협력단 병렬 3차원 공초점 표면형상 측정기 및 이를 이용한 표면형상 측정방법
US9546962B2 (en) 2014-02-12 2017-01-17 Kla-Tencor Corporation Multi-spot scanning collection optics
KR102242559B1 (ko) * 2014-12-01 2021-04-20 삼성전자주식회사 광학 검사 장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100721414B1 (ko) 2002-09-30 2007-05-23 도꾸리쯔교세이호징 가가꾸 기쥬쯔 신꼬 기꼬 공초점 현미경, 공초점 현미경을 사용한 형광 측정 방법 및편광 측정 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102353412B1 (ko) * 2020-08-20 2022-01-20 주식회사 휴비츠 측면 촬영용 3차원 단층 촬영 검사 장치

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