KR101974253B1 - 초고분해능 광학 현미경 및 이를 이용한 광학 이미지 생성 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 초고분해능 광학 현미경 및 이를 이용한 초고분해능 광학 이미지의 생성 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 근접장 반점 조명을 생성하는 기판; 을 포함하는, 초고분해능 광학 현미경 및 이를 이용한 광학 이미지의 측정 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 복잡한 공정 없이 근접장 반점 조명을 생성하고, 이를 이용하여 분해능이 향상된 초고분해능 광학 이미지를 제공할 수 있다.

Description

초고분해능 광학 현미경 및 이를 이용한 광학 이미지 생성 방법{SUPER-RESOLUTION MICROSCOPY AND METHOD FOR GENERATING IMAGE USING THE SAME}

본 발명은, 초고분해능 광학 현미경 및 이를 이용한 초고분해능 광학 이미지의 생성 방법에 관한 것이다.

기존의 광학 현미경은, 아베법칙으로(abbe' law) 알려진 회절한계로 인해 두 물체가 최소 반 파장 이상 떨어져 있어야만 분해 가능한 분해능의 한계가 있다. 이러한 회절한계를 극복하기 위해서 많은 방법들이 제시되었고, 예를 들어, 그 중에서 고분해능 형광 이미징 기법은 형광체의 특징을 이용하여 분해능을 향상시키는 방법으로 바이오 이미징에 적용하는데 용이하다.

고분해능 형광 이미징 기법으로 최근 시료에 형광체를 표기한 후에 표기된 형광체의 깜빡임(Blinking) 현상을 이용하여 고분해능 이미지를 구현하는 SOFI(Super-resolution optical fluctuation imaging)이 개발되었다.

SOFI는 일정한 시간 간격으로 여러 장의 그림을 측정하고, 각각의 측정된 이미지들을 시간에 따라 연속되는 이미지와 픽셀별로 곱하면 서로 독립적으로 깜빡이는 형광체의 PSF(Point spread function)에 의해서 생기는 부분의 통계적 처리로 인하여 자기 자신의 형광체끼리의 곱만 살아남게 되어 PSF를 자동적으로 줄이는 효과를 얻게 되고, 이를 통해 고분해능 이미지를 얻을 수 있다.

SOFI의 경우에는 형광체의 제어 불가능한 깜빡임 현상에 강하게 의존성을 가지고 있어 여러 한계를 가지고 있다. 예를 들어 형광체가 가지고 있는 깜빡임 현상의 시간 스케일은 각 형광체마다 다르고 이는 수백 미리초(millisecond)에서 수십 마이크로초(microsecond)까지 다양하다. 사용하는 광학시스템의 시간 스케일 또한 장치의 한계에 의해 제한되어 있기 때문에 사용할 수 있는 형광체의 종류에 제한을 가지게 된다.

또한 다른 방법으로 빛의 근접장 성분을 활용하여 분해능을 향상시키는 방법이 제시되었으나, 복잡한 고가의 장치 또는 복잡한 공정 과정을 필요로 한다. 예를 들어 근접장을 활용한 근접장 현미경(Near field scanning optical microscopy)의 경우에는 샘플 표면에서 급격히 감쇠하는 근접장을 검출하기 위해 끝이 수십나노미터의 구멍이 뚫린 탐침을 이용해야 하고 이를 제어하기 위한 많은 제어장치들이 요구되어 기술적 어려움과 한계성 때문에 널리 사용되지 못 하고 있다.

Dertinger, T., Colyer, R., Iyer, G., Weiss, S. & Enderlein, J. Fast, background-free, 3D superresolution optical fluctuation imaging (SOFI). Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 106, 22287-22292 (2009). Kim, M., Park, C., Rodriguez, C., Park, Y. & Cho, Y.-H. Superresolution imaging with optical fluctuation using speckle patterns illumination, Scientific Reports (2015) 5:16525. Harootunian, A., Betzig, E., Isaacson, M. & Lewis, A. Super-resolution fluorescence near-field scanning optical microscopy, Applied Physics Letters 49.11 (1986): 674-676.

본 발명은, 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 근접장 반점 조명을 이용하여 반점의 크기를 줄임으로써 고차 상관관계를 통해 분해능을 향상시킬 수 있는, 초고분해능 광학 현미경을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은, 본 발명에 의한 초고분해능 광학 현미경을 이용하여 초고분해능 광학 이미지의 생성 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 하나의 양상은, 근접장 반점 조명을 생성하는 기판; 을 포함하는, 초고분해능 광학 현미경에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 기판 상에 위치된 관찰대상; 을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 근접장 반점 조명을 생성하는 기판은, 무질서계 물질(disordered materials) 또는 무질서계 물질과 고굴절률(high refractive index) 물질의 적층구조 형태(heterostructure)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 무질서계 물질은, 다공성 유리, 나노입자 및 이 둘을 포함하고, 상기 나노입자는, 금속, 비금속, 준금속으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 근접장 반점 조명을 생성하는 기판은, 기판을 투과한 빛 중 산란된 빛에 의해 만들어진 반점 조명의 밝기가 투과된 빛의 밝기 대비 50 % 이상의 산란도를 보이는 두께 이상을 갖는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 근접장 반점 조명을 생성하는 기판은, 제곱평균거칠기가 여기광의 반 파장 이하의 표면 거칠기를 갖는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 근접장 반점 조명을 생성하는 기판은, 상기 무질서계 물질과 평탄한 고굴절률 물질의 적층 구조를 가질 수 있고, 상기 고굴절률 물질은 굴절률 1.5이상의 물질일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 고굴절률 물질은, 균질한 물질로써 제곱평균거칠기가 여기광의 반 파장 이하의 표면 거칠기를 갖는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 초고분해능 광학 현미경은, 시간에 따라 변화하는 조명 생성부; 를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 시간에 따라 변화하는 조명 생성부는, 빔의 입사 위치, 빔의 입사각 또는 이 둘을 변화시키는 장치를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 시간에 따라 변화하는 조명 생성부는, 원접장 반점 조명 생성부; 를 포함할 수 있고, 상기 근접장 반점 조명을 생성하는 기판은, 상기 원접장 반점 조명에 의해 근접장 반점 조명을 생성하고, 상기 근접장 반점 조명을 상기 관찰 대상에 조사할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 원접장 반점 조명 생성부는, 원접장 반점 조명을 생성하는 기판; 을 포함하고, 상기 원접장 반점 조명을 생성하는 기판은, 무질서계 물질(disordered materials)을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 원접장 반점 조명을 생성하는 기판은, 근접장 반점 조명을 생성하는 기판과 동일하거나 또는 상이한 무질서계 물질(disordered materials)을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 원접장 반점 조명을 생성하는 기판은, 원접장 반점 조명을 생성할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 근접장 반점 조명을 생성하는 기판은, 평면파 빔 또는 원접장 반점 조명에 의해서 근접장 반점 조명을 생성하고, 상기 평면파 빔의 입사 위치, 빔의 입사각 또는 이 둘을 시간에 따라 변화시키거나 시간에 따라 변화하는 원접장 반점 조명에 의해 시간에 따라 상관관계가 있는 근접장 반점 조명을 생성하고, 상기 근접장 반점 조명을 상기 관찰 대상에 조사할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 이미지 측정부를 더 포함하고, 상기 이미지 측정부는, CCD를 이용하여 근접장 반점 조명의 조사에 의해서 생성된 관찰 대상의 광학 정보를 고차 상관관계를 이용하여 초고분해능 이미지를 생성할 수 있다.

본 발명의 다른 양상은, 본 발명에 의한 근접장 반점 조명을 생성하는 기판; 을 포함하는 초고분해능 형광 현미경에 관한 것이다.

본 발명의 또 다른 양상은, 근접장 반점 조명을 생성하는 기판 상에 관찰대상을 위치시키는 단계; 상기 기판 상에 평면파 또는 원접장 반점 조명을 입사시켜 근접장 반점 조명을 생성하는 단계; 상기 근접장 반점 조명을 관찰대상에 조사하는 단계; 및 상기 관찰대상의 광학 정보를 획득하는 단계; 를 포함하는 초고분해능 광학 이미지의 생성 방법에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 근접장 반점 조명을 생성하는 단계는: 원접장 반점 조명을 생성하는 기판에 입사되는 빔의 위치, 입사각, 및 기판의 무질서계 물질 중 적어도 하나 이상을 변화시켜, 시간에 따라 상관관계를 가지는 원접장 반점 조명을 생성하는 단계; 및 상기 시간에 따라 상관관계를 가지는 원접장 반점 조명을 상기 근접장 반점 조명을 생성하는 기판에 입사시키는 단계; 를 포함할 수 있다.

본 발명의 초고분해능 광학 현미경은, 근접장 반점 조명을 생성하고, 이를 관찰대상에 조사할 수 있는 기판을 적용하므로, 복잡한 장비와 공정 없이 초고분해능을 제공할 수 있다.

본 발명의 초고분해능 광학 현미경은, 형광체의 특성에 의존하지 않고, 깜빡임 현상을 근접장 반점 조명을 통해 만들어주기 때문에 기존 SOFI의 한계를 극복할 수 있다.

본 발명은, 기존의 광학 현미경과 결합을 통하여 용이하게 구현 가능한 초고분해능 광학 현미경을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 본 발명에 의한 초고분해능 광학 현미경을 예시적으로 나타낸 것이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 근접장 반점의 생성 방법에 대한 예를 예시적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 본 발명에 의한 초고분해능 광학 현미경을 예시적으로 나타낸 것이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 본 발명에 의한 초고분해능 광학 이미지의 생성방법에 대한 흐름도를 예시적으로 나타낸 것이다.
도 5는, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 본 발명에 의한 초고분해능 광학 이미지의 생성방법에 대한 흐름도를 예시적으로 나타낸 것이다.

이하 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 본 명세서에서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명은, 근접장 반점 조명을 이용하는 초고분해능 광학 현미경에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 초고분해능 광학 현미경은, 복잡한 공정 없이 근접장 반점 조명을 생성하고, 이를 관찰 대상에 조사하므로, 초고분해능 광학 이미지의 측정이 가능하고, 반점 조명의 크기를 줄여서 분해능을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 도 1을 참조하며, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 초고분해능 광학 현미경을 예시적으로 나타낸 것으로, 도 1에서 초고분해능 광학 현미경은, 근접장 반점 조명을 생성하는 기판(110)을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 예로, 근접장 반점 조명을 생성하는 기판(110)은, 근접장 반점 조명을 생성하고, 이를 관찰 대상에 조사할 수 있다. 본 발명은, 근접장 반점 조명을 생성하는 기판을 이용하여, 근접장 반점 조명을 복잡한 공정 없이 간단한 방법으로 근접장 반점 조명을 생성할 수 있다. 또한, 상기 근접장 반점 조명은, 빛이 샘플에 의해 산란 또는 반사될 때 공기 중으로 전파되지 못하고 샘플 표면 근처에서 급격히 감쇠하는 빛의 성분으로써 샘플에 대한 많은 정보를 제공할 수 있다.

예를 들어, 근접장 반점 조명을 생성하는 기판(110)은, 다공성의 다중산란 기판이며, 무질서계 물질(disordered materials) 또는 무질서계 물질과 고굴절률(high refractive index) 물질의 적층구조 형태(heterostructure)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 무질서계 물질은, 동일한 성분의 입자 또는 서로 상이한 성분의 이종 입자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 무질서계 물질은, 다공성 유리, 나노입자 및 이 둘을 포함하고, 상기 나노입자는, 금속, 비금속, 준금속으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 고굴절률 물질은 굴절률 1.5이상을 가지는 물질일 수 있다.

예를 들어, 근접장 반점 조명을 생성하는 기판(110)은, 기판을 투과한 빛 중 산란된 빛에 의해 만들어진 반점 조명의 밝기가 투과된 빛의 밝기 대비 50 % 이상인 산란도를 보이는 두께 이상을 갖는 것일 수 있다. 근접장 반점 조명을 생성하는 기판(110)이, 산란된 빛에 의해 만들어진 반점 조명의 밝기가 투과된 빛의 밝기 대비 50 % 산란도를 보이는 두께 미만인 경우에는 빛이 충분히 산란되지 못하여 근접장 반점 조명이 잘 형성되지 못하고 생성되더라도 반점 조명이 주변의 노이즈 신호와 구분되지 못하는 문제점이 있을 수 있다.

예를 들어, 근접장 반점 조명을 생성하는 기판(110)은, 제곱평균거칠기가 여기광의 반 파장 미만의 표면 거칠기를 갖는 것일 수 있다. 근접장 반점 조명을 생성하는 기판(110)의 표면 거칠기가, 여기광의 반 파장을 초과하는 경우에는 관찰대상이 거칠기에 의해 기판과 거리가 생겨 근접장 반점 조명이 관찰대상에 입사되기전에 소멸되는 문제점이 있을 수 있다.

예를 들어, 근접장 반점 조명을 생성하는 기판(110)은, 무질서계 물질과 고굴절률(high refractive index) 물질의 적층구조 형태(heterostructure)일 수 있으며, 고굴절률 물질층은 균질한 물질로써 제곱평균거칠기가 여기광의 반 파장 이하의 표면 거칠기를 갖는 것일 수 있다.

본 발명의 일 예로, 관찰대상은, 근접장 반점 조명을 생성하는 기판(110) 상에 위치되고, 근접장 반점 조명을 생성하는 기판(110)에 의해 생성된 근접장 반점 조명에 의해 발광될 수 있다. 상기 관찰대상은, 본 발명의 초고분해능 광학 현미경에 의해 측정가능한 물질이라면 제한 없이 적용될 수 있다.

본 발명의 일 예로, 근접장 반점 조명을 생성하는 기판(110)은, 평면파 빔에 의해서 근접장 반점 조명을 생성할 수 있다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 근접장 반점 조명을 생성하는 기판을 이용한 근접장 반점 조명의 생성 과정을 예시적으로 나타낸 것으로, 도 2의 (a)에서 제1 대물렌즈(120)를 통해 근접장 반점 조명을 생성하는 기판(110)에 시간에 따라 변화하는 조명 생성부(170)에 의해 입사되는 평면파 빔의 각도, 위치 또는 이 둘을 시간에 따라 변화시키면서 입사하여 시간에 따라 상관관계를 가지는 근접장 반점 조명을 생성할 수 있다. 이러한 상관관계 있는 근접장 반점 조명을 이용하여 고차 상관관계에 따라 기존의 원접장 반점 조명을 적용한 경우에 비하여 분해능을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 이미지 생성부(130)를 더 포함하고, 이미지 생성부(130)는, EMCCD를 이용하여 근접장 반점 조명의 조사에 의해서 생성된 관찰 대상의 광학 정보를 고차 상관관계를 이용하여 초고분해능 이미지를 생성할 수 있다. 예를 들어, 제2 대물렌즈(141)는 관찰 대상의 광학 정보를 스캔하고, FL500 렌즈(131) 및 FL35 렌즈(132)에 의해서 이미지 생성부(130)의 EMCCD에 전달되고, EMCCD에 의해서 이미지 세트를 획득한 이후, 이를 고차 상관관계를 이용한 SOFI와 퓨리에 재가중 방법을 적용하여 초고분해능 이미지를 생성할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명의 초고분해능 광학 현미경은, 현미경 작동을 위한 구성을 더 포함할 수 있다. 본 발명의 목적을 벗어나지 않는 것이라면, 본 발명의 기술 분야에서 적용되는 구성을 포함할 수 있으며, 본 명세서에는 특별히 제한하지 않는다. 예를 들어, 고분해능 이미지를 구현하는 SOFI(Super-resolution optical fluctuation imaging)에 적용되는 구성을 포함할 수 있으며, 구체적으로 도립현미경(inverted microscope, 140), 제2 대물렌즈(141), 미러(142), FL500 렌즈(131), FL35 렌즈(132), FL200 렌즈(150), FL150 렌즈(160), 갈바노 미러(170) 및 532 nm 레이저(180) 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 갈바노 미러(170)는, 근접장 반점 조명을 생성하는 기판(110) 상에 입사되는 빔의 각도, 위치 등을 조절하여 시간에 따라 변화하는 조명을 생성할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따라, 도 3을 참조하며, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 초고분해능 광학 현미경을 예시적으로 나타낸 것으로, 도 3에서 초고분해능 광학 현미경은, 근접장 반점 조명을 생성하는 기판(210) 및 시간에 따라 변화하는 조명을 생성하는 원접장 반점 조명 생성부(220); 을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 예로, 근접장 반점 조명을 생성하는 기판(210)은, 도 1에서 언급한 바와 같고, 근접장 반점 조명을 생성하는 기판(210)은, 원접장 반점 조명의 입사에 의해 상관관계를 가지는 근접장 반점 조명을 생성하고, 상기 근접장 반점 조명을 상기 관찰 대상에 조사할 수 있다.

본 발명의 일 예로, 원접장 반점 조명 생성부(220)는, 원접장 반점 조명을 생성하는 기판(221)을 포함하고, 원접장 반점 조명을 생성하는 기판(221)은, motorize stage 등을 통해 위치를 변화시킬 수 있다.

예를 들어, 원접장 반점 조명을 생성하는 기판(221)은, 근접장 반점 조명을 생성하는 기판(210)과 동일하거나 또는 상이할 수 있고, 예를 들어, 근접장 반점 조명을 생성하는 기판(110)과 동일하거나 또는 상이한 무질서계 물질(disordered materials), 산란도, 또는 두께를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 예로, 원접장 반점 조명을 생성하는 기판(221)은, 시간에 따라 상관관계가 있는 원접장 반점 조명을 생성하고, 이를 근접장 반점 조명을 생성하는 기판에 입사시켜 시간에 따라 상관관계가 있는 근접장 반점 조명을 생성할 수 있다.

예를 들어, 상기 시간에 따라 상관관계가 있는 원접장 반점 조명은, 원접장 반점 조명을 생성하는 기판(221)에 입사되는 빔의 위치, 입사각, 기판의 두께, 산란도, 평탄도, 무질서계 물질 등을 변화시켜 생성될 수 있다.

예를 들어, 원접장 반점 조명에 의해 생성된 근접장 반점 조명은, 원접장 반점 조명 보다 작은 크기의 반점 조명일 수 있으며, 반점 조명의 크기를 줄여서 향상된 분해능을 제공할 수 있다.

예를 들어, 도 2를 참조하면, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 근접장 반점 조명을 생성하는 기판을 이용한 근접장 반점 조명의 생성 과정을 예시적으로 나타낸 것으로, 도 2의 (b)에서 근접장 반점 조명을 생성하는 기판(210)에 시간에 따라 상관관계가 있는 원접장 반점 조명을 입사시켜, 시간에 따라 상관관계가 있는 근접장 반점 조명을 생성할 수 있다. 이러한 상관관계가 있는 근접장 반점 조명은, 고차 상관관계의 이용 시 원접장 반점 조명을 적용한 경우에 비하여 향상된 분해능을 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 이미지 생성부(230)를 더 포함하고, 이미지 생성부(230)는, EMCCD를 이용하여 근접장 반점 조명의 조사에 의해서 생성된 관찰 대상의 광학 정보를 고차 상관관계를 이용하여 초고분해능 이미지를 생성할 수 있다. 예를 들어, 제2 대물렌즈(241)에 의해 관찰 대상의 광학 정보를 스캔하고, FL500 렌즈(231)및 FL35 렌즈(232)에 의해서 이미지 생성부(230)의 EMCCD에 전달되고, EMCCD에 의해서 이미지 세트를 획득한 이후, 이를 고차 상관관계를 이용한 SOFI와 퓨리에 재가중 방법을 적용하여 초고분해능 이미지를 생성할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명의 초고분해능 광학 현미경을 구동을 위한 구성을 더 포함할 수 있다. 본 발명의 목적을 벗어나지 않는 것이라면, 본 발명의 기술 분야에서 적용되는 구성을 포함할 수 있으며, 본 명세서에는 특별히 제한하지 않는다. 예를 들어, 고분해능 이미지를 구현하는 SOFI(Super-resolution optical fluctuation imaging)에 적용되는 구성을 포함할 수 있으며, 구체적으로 제1 대물렌즈(222), 도립현미경(inverted microscope, 240), 제2 대물렌즈(241), 미러(242), FL500 렌즈(231), FL35 렌즈(232), FL200 렌즈(250), FL150 렌즈(260), motorize stage(220) 및 532 nm 레이저(280) 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, motorize stage(220)는, 원접장 반점 조명을 생성하는 기판(221)이 위치를 조절하여 입사되는 빔과의 상대적인 위치를 변화시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명의 근접장 반점 조명을 생성하는 기판은, 초고분해능 형광 현미경에 적용될 수 있고, 상기 근접장 반점 조명을 생성하는 기판 상에 관찰대상이 위치될 수 있다.

본 발명은, 근접장 반점 조명에 의한 광학 이미지의 측정 방법에 관한 것으로, 본 발명은, 간단한 방법으로 근접장 반점 조명을 생성하고, 향상된 분해능을 제공할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따라, 상기 근접장 반점 조명에 의한 광학 이미지의 측정 방법은, 도 4를 참조하며, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 근접장 반점 조명에 의한 광학 이미지의 측정 방법의 흐름도를 예시적으로 나타낸 것으로, 도 4에서 근접장 반점 조명을 생성하는 기판 상에 관찰대상을 위치시키는 단계(S110); 시간에 따라 변화하는 조명을 생성하는 단계(S120); 기판 상에 빔을 입사시켜 근접장 반점 조명을 생성하는 단계(S130); 근접장 반점 조명을 관찰대상에 조사하는 단계(S140); 및 관찰대상의 광학 정보를 획득하는 단계(S150); 를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 예로, 근접장 반점 조명을 생성하는 기판 상에 관찰대상을 위치시키는 단계(S110)는, 근접장 반점 조명을 생성하는 기판(110)의 일면에 관찰대상을 위치시키고, 상기 관찰대상은, 상기 언급한 바와 같다.

본 발명의 일 예로, 시간에 따라 변화하는 조명을 생성하는 단계(S120)는, 근접장 반점 조명을 생성하는 기판(110)에 입사되는 평면파의 각도, 위치 또는 이 둘을 변화시키는 단계이다.

본 발명의 일 예로, 근접장 반점 조명을 생성하는 단계(S130)는, 각도, 위치 또는 이 둘이 변화하는 평면파 빔을 근접장 반점 조명을 생성하는 기판(110)에 입사시켜 근접장 반점 조명을 생성하는 단계이며, 상기 빔의 입사 위치, 입사각, 또는 이 둘을 변화시켜 시간에 따라 상관관계가 있는 근접장 반점 조명을 생성할 수 있다.

본 발명의 일 예로, 근접장 반점 조명을 관찰대상에 조사하는 단계(S130)는, 근접장 반점 조명을 생성하는 기판(110)에 의해 생성된 상관관계 있는 근접장 반점 조명을 관찰대상에 조사하는 단계이다.

본 발명의 일 예로, 관찰대상의 광학 정보를 획득하는 단계(S140)는, 상관관계 있는 근접장 반점 조명의 조사에 의해 관찰대상에서 발광하는 광학 정보를 획득하고, 이를 CCD 등을 이용하여 이미지화하는 단계이다.

본 발명의 다른 실시예에 따라, 상기 근접장 반점 조명에 의한 광학 이미지의 측정 방법은, 도 5를 참조하며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 근접장 반점 조명에 의한 광학 이미지의 측정 방법의 흐름도를 예시적으로 나타낸 것으로, 도 5에서 상기 근접장 반점 조명에 의한 광학 이미지의 측정 방법은, 근접장 반점 조명을 생성하는 기판 상에 관찰대상을 위치시키는 단계(S210); 기판 상에 원접장 반점 조명을 입사시켜 근접장 반점 조명을 생성하는 단계(S220); 근접장 반점 조명을 관찰대상에 조사하는 단계(S230); 및 관찰대상의 광학 정보를 획득하는 단계(S240); 를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 예로, 근접장 반점 조명을 생성하는 기판 상에 관찰대상을 위치시키는 단계(S210)는, 근접장 반점 조명을 생성하는 기판(210)의 일면에 관찰대상을 위치시키고, 상기 관찰대상은, 상기 언급한 바와 같다.

본 발명의 일 예로, 기판 상에 원접장 반점 조명을 입사시켜 근접장 반점 조명을 생성하는 단계(S220)는, 시간에 따라 상관관계가 있는 원접장 반점 조명을 근접장 반점 조명을 생성하는 기판(210)에 입사시켜 근접장 반점 조명을 생성하는 단계이며, 예를 들어, 시간에 따라 상관관계가 있는 원접장 반점 조명을 생성하는 단계(S221); 및 상관관계 있는 원접장 반점 조명을 상기 근접장 반점 조명을 생성하는 기판에 입사시키는 단계(S222); 를 포함할 수 있다.

예를 들어, 시간에 따라 상관관계가 있는 원접장 반점 조명을 생성하는 단계(S221)는, 원접장 반점 조명을 생성하는 기판(210)에 입사되는 빔의 위치, 입사각, 및 기판의 무질서계 물질 중 적어도 하나 이상을 시간에 따라 변화시켜 시간에 따라 상관관계가 있는 원접장 반점 조명을 생성할 수 있다.

예를 들어, 시간에 따라 상관관계가 있는 원접장 반점 조명을 근접장 반점 조명을 생성하는 기판에 입사시키는 단계(S222)는, 근접장 반점 조명을 생성하는 기판(210)에 시간에 따라 상관관계가 있는 원접장 반점 조명을 입사시켜 시간에 따라 상관관계가 있는 근접장 반점 조명을 생성하는 단계이다.

본 발명이 일 예로, 근접장 반점 조명을 관찰대상에 조사하는 단계(S230)는, 근접장 반점 조명을 생성하는 기판(210)에 의해 생성된 시간에 따라 상관관계가 있는 근접장 반점 조명을 관찰대상에 입사시키는 단계이다.

본 발명의 일 예로, 관찰대상의 광학 정보를 획득하는 단계(S240)는, 상관관계 있는 근접장 반점 조명의 조사에 의해 관찰대상에서 발광하는 광학 정보를 획득하고, 이를 CCD 등을 이용하여 이미지화하는 단계이다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (22)

1. 근접장 반점 조명을 생성하는 기판; 을 포함하고,
   상기 근접장 반점 조명을 생성하는 기판 상에 위치된 관찰대상;
   을 포함하며,
   상기 근접장 반점 조명을 생성하는 기판은, 무질서계 물질과 고굴절률(high refractive index) 물질의 적층구조 형태(heterostructure)를 포함하고,
   원접장 반점 조명 생성부를 포함하는 시간에 따라 변화하는 조명 생성부를 더 포함하고,
   상기 근접장 반점 조명을 생성하는 기판은, 상기 원접장 반점 조명에 의해 근접장 반점 조명을 생성하고, 상기 근접장 반점 조명을 상기 관찰 대상에 조사하는 것인,
   초고분해능 광학 현미경.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 무질서계 물질은, 다공성 유리, 나노입자 및 이 둘을 포함하고,
   상기 나노입자는, 금속, 비금속 및 준금속으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 물질을 포함하는 것인, 초고분해능 광학 현미경.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 근접장 반점 조명을 생성하는 기판은, 기판을 투과한 빛 중 산란된 빛에 의해 만들어진 반점 조명의 밝기가 투과된 빛의 밝기 대비 50 % 이상인 산란도를 보이는 두께 이상을 갖는 것인, 초고분해능 광학 현미경.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 근접장 반점 조명을 생성하는 기판은, 제곱평균거칠기가 여기광의 반 파장 이하의 표면거칠기를 갖는 것인, 초고분해능 광학 현미경.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 고굴절률 물질은, 굴절률이 1.5이상의 물질인, 초고분해능 광학 현미경.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 고굴절률 물질은, 제곱평균거칠기가 여기광의 반 파장 이하의 표면거칠기를 갖는 것인, 초고분해능 광학 현미경.
   
9. 삭제
10. 삭제
11. 제1항에 있어서,
    상기 원접장 반점 조명을 생성하는 기판은, 무질서계 물질(disordered materials)을 포함하는 것인, 초고분해능 광학 현미경.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 원접장 반점 조명을 생성하는 기판은, 근접장 반점 조명을 생성하는 기판과 동일하거나 또는 상이한 무질서계 물질(disordered materials)을 포함하는 것인, 초고분해능 광학 현미경.
    
13. 제11항에 있어서,
    상기 원접장 반점 조명을 생성하는 기판은, 상관관계가 있는 원접장 반점 조명을 생성하는 것인, 초고분해능 광학 현미경.
    
14. 제1항에 있어서,
    상기 근접장 반점 조명을 생성하는 기판은, 평면파 빔 또는 시간에 따라 상관관계를 가지는 원접장 반점 조명에 의해서 근접장 반점 조명을 생성하고,
    상기 평면파 빔의 입사 위치, 빔의 입사각 또는 이 둘을 시간에 따라 변화시키거나 시간에 따라 상관관계를 가지는 원접장 반점 조명에 의해 시간에 따라 상관관계가 있는 근접장 반점 조명을 생성하고, 상기 근접장 반점 조명을 상기 관찰 대상에 조사하는 것인, 초고분해능 광학 현미경.
    
15. 제1항에 있어서,
    이미지 측정부를 더 포함하고,
    상기 이미지 측정부는, CCD를 이용하여 근접장 반점 조명의 조사에 의해서 생성된 관찰 대상의 광학 정보를 고차 상관관계와 퓨리에 재가중 방법을 이용하여 초고분해능 이미지를 생성하는 것인, 초고분해능 광학 현미경.
    
16. 제1항의 근접장 반점 조명을 생성하는 기판; 을 포함하는, 초고분해능 형광 현미경.
    
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 근접장 반점 조명을 생성하는 기판 상에 관찰대상을 위치시키는 단계;
    시간에 따라 상관관계가 있는 원접장 반점 조명을 생성하는 단계;
    상기 기판 상에 빔을 입사시켜 근접장 반점 조명을 생성하는 단계;
    상기 근접장 반점 조명을 관찰대상에 조사하는 단계; 및
    상기 관찰대상의 광학 정보를 획득하는 단계; 를 포함하고,
    상기 근접장 반점 조명을 생성하는 기판은, 무질서계 물질을 포함하는 다공성의 다중산란 기판이고,
    상기 근접장 반점 조명을 생성하는 기판은, 무질서계 물질과 고굴절률(high refractive index) 물질의 적층구조 형태(heterostructure)를 포함하고,
    상기 근접장 반점 조명을 생성하는 단계는, 시간에 따라 상관관계가 있는 원접장 반점 조명을 근접장 반점 조명을 생성하는 기판에 입사시켜 시간에 따라 상관관계가 있는 근접장 반점 조명을 생성하는 것인, 초고분해능 광학 이미지의 생성 방법.
    
21. 제20항에 있어서,
    상기 근접장 반점 조명을 생성하는 단계는, 원접장 반점 조명을 생성하는 기판에 입사되는 빔의 위치 및 입사각 중 적어도 하나 이상을 변화시켜, 시간에 따라 상관관계가 있는 원접장 반점 조명을 생성하는 것인, 초고분해능 광학 이미지의 생성 방법.
    
22. 삭제

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