KR102010136B1 - 다중모드 영상의 획득이 가능한 영상 획득 시스템 - Google Patents

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Abstract

한 번의 촬영만으로 시료에 대한 명시야 영상과, 광 차등 위상차 영상과, 정량적 광 위상 영상의 획득이 모두 가능한 영상 획득 시스템에 관한 것이다. 영상 획득 시스템은 시료의 영상을 획득하기 위하여 광원부, 및 촬영부를 포함한다. 광원부는 복수의 색 패턴을 구비하며, 색 패턴을 통해 시료에 대하여 색상이 각각 다른 복수의 광을 동시에 출력한다. 촬영부는 시료를 투과하거나 시료의 표면에 반사된 복수의 광을 수광하여 시료에 대한 복수의 위상 정보를 각각 생성하며, 위상 정보를 연산 처리하여 시료에 대한 복수의 서로 다른 영상을 획득한다.
또한, 영상 획득 시스템은 광원부와, 필터부, 및 촬영부를 포함한다. 광원부는 시료에 대하여 광을 출력한다. 필터부는 광원부로부터 출력되는 광에 각각 다른 복수의 색이 부여되도록 패턴이 형성된다. 촬영부는 시료를 투과하거나 시료의 표면에 반사된 복수의 광을 수광하여 시료에 대한 복수의 위상 정보를 각각 생성하며, 위상 정보를 연산 처리하여 시료에 대한 복수의 서로 다른 영상을 획득한다.

Description

다중모드 영상의 획득이 가능한 영상 획득 시스템{Imaging system for Obtaining multi-mode images}
본 발명은 한 번의 촬영만으로 시료에 대한 명시야 영상과, 광 차등 위상차 영상과, 정량적 광 위상 영상의 획득이 모두 가능한 영상 획득 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 광학 현미경은 의학 및 생물학 분야 연구를 목적으로 주로 사용된다. 이러한 광학 현미경은 시료에 빛을 비추어 상기 시료를 통과한 빛이 대물 렌즈에 의해 확대된 실상을 맺고, 이것을 접안렌즈를 통하여 재확대된 실상을 관찰하는 방식으로 구성된다.
그러나 일반적인 광학 현미경은 시료의 명암이나 빛깔의 틀림을 통해 관찰하는 것이어서, 생체 세포와 같이 무색 투명한 시료의 관찰은 제대로 이루어지지 않는 문제가 있었다.
이에 따라, 회절된 광과 회절되지 않은 광 간에 간섭현상을 일으켜 발생하는 위상 차를 명암의 차이로 표현하는 방식으로 시료를 관찰하는 위상차 현미경이 개발되었다.
이러한 위상차 현미경은 종래의 광학 현미경에서 관찰할 수 없었던 생체 세포와 같은 시료를 굴절률의 차이에 의해 변화된 위상 정보를 빛의 강도 분포로 변환하여 관찰하는 것이 가능하지만, 정성적인(qualitative) 위상 정보를 제공하는 단계에 머무르기 때문에, 생물학적 표본에 대한 정확한 분석을 하는데 있어서 한계가 있었다.
따라서, 생물학적 표본에 대한 정량적인(quantitative) 광 위상 정보를 제공할 수 있는 현미경 장치가 개발되었다.
이처럼 정략적 광 위상 정보를 획득하기 위해서는 2회 이상의 촬영이 요구된다. 구체적으로, 정량적 광 위상 영상의 확보를 위해서는 각각 다른 패턴의 광원을 조사하며, 상기 광원 패턴의 변경과 촬영을 반복하여 2회 이상을 촬영하고, 촬영할 때마다 하나의 광 위상 이미지를 얻는다.
그러나, 2회 이상의 촬영을 통해 시료에 대한 영상을 확보하기에는 시간차에 의한 움직임 정보 손실이 존재하는 문제가 있다. 또한, 촬영 속도가 절반 이하로 제한되고, 촬영에 대응하여 광원과 촬영의 동기화를 위한 통신 시스템을 필요로 하는 문제가 있다.
본 발명의 과제는 각각 색상이 다르게 형성된 복수의 광을 이용하여 시료의 위상 정보를 생성하고, 이를 연산 처리하여 시료에 대한 명시야 영상과, 광 차등 위상차 영상과, 정량적 광 위상 영상을 각각 획득함으로써, 저렴하면서도 시료에 대한 영상의 정확도가 향상된 영상 획득 시스템을 제공함에 있다.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 영상 획득 시스템은 시료의 영상을 획득하기 위하여 광원부, 및 촬영부를 포함한다. 광원부는 복수의 색 패턴을 구비하며, 색 패턴을 통해 시료에 대하여 색상이 각각 다른 복수의 광을 동시에 출력한다. 촬영부는 시료를 투과한 복수의 광을 수광하여 시료에 대한 복수의 위상 정보를 각각 생성하며, 위상 정보를 연산 처리하여 시료에 대한 복수의 서로 다른 영상을 획득한다.
또한, 영상 획득 시스템은 광원부와, 필터부, 및 촬영부를 포함한다. 광원부는 시료에 대하여 광을 출력한다. 필터부는 광원부로부터 출력되는 광에 각각 다른 복수의 색이 부여되도록 패턴이 형성된다. 촬영부는 시료를 투과한 복수의 광을 수광하여 시료에 대한 복수의 위상 정보를 각각 생성하며, 위상 정보를 연산 처리하여 시료에 대한 복수의 서로 다른 영상을 획득한다.
또한, 영상 획득 시스템은 광원부, 및 촬영부를 포함한다. 광원부는 복수의 색 패턴을 구비하며, 색 패턴을 통해 시료에 대하여 색상이 각각 다른 복수의 광을 동시에 출력한다. 촬영부는 시료의 표면에 반사된 복수의 광을 수광하여 시료에 대한 복수의 위상 정보를 각각 생성하며, 위상 정보를 연산 처리하여 시료에 대한 복수의 서로 다른 영상을 획득한다.
또한, 영상 획득 시스템은 광원부와, 필터부, 및 촬영부를 포함한다. 광원부는 시료에 대하여 광을 출력한다. 필터부는 광원부로부터 출력되는 광에 각각 다른 복수의 색이 부여되도록 패턴이 형성된다. 촬영부는 시료의 표면에 반사된 광을 수광하여 시료에 대한 복수의 위상 정보를 각각 생성하며, 위상 정보를 연산 처리하여 시료에 대한 복수의 서로 다른 영상을 획득한다.
본 발명에 따르면, 한 번의 촬영만으로 시료에 대한 명시야 영상과, 광 차등 위상차 영상과, 정량적 광 위상 영상의 획득이 모두 가능해지므로, 보다 면밀하고 정확하게 시료를 검사할 수 있게 된다.
또한, 한 번의 촬영만으로 시료에 대한 명시야 영상과, 광 차등 위상차 영상과, 정량적 광 위상 영상의 획득이 가능해지므로, 촬영 속도가 빨라지는 동시에 촬영시 시간차에 의한 시료의 움직임 정보가 손실되는 것을 예방할 수 있다.
또한, 저가의 LED 어레이 또는 필터만을 통해 빨간색 광과, 녹색 광과, 파란색 광을 동시에 출력하므로, 초기 설치 비용을 감소시킬 수 있게 된다.
아울러, 촬영부를 통해 획득한 광들의 위상 값을 연산 처리하면 시료에 대한 명시야 영상과, 광 차등 위상차 영상과, 정량적 광 위상 영상을 각각 획득할 수 있게 된다. 따라서, 종래와 같이 프리즘이나 간섭 광학계 등과 같이 고가의 추가 장치를 필요로 하지 않으므로, 초기 설치 비용이 감소되는 동시에 장치의 구현이 용이해진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 획득 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 도 1에 있어서, 광원부를 발췌하여 도시한 도면.
도 3은 도 1에 있어서, 촬영부를 통해 획득한 명시야 영상과, 광 차등 위상차 영상과, 정량적 광 위상 영상을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상 획득 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 5는 도 4에 있어서, 필터부를 발췌하여 도시한 도면.
도 6은 도 4에 있어서, 푸리에 플레인에서 정의된 빛이 투과할 수 있는 영역의 면적과, 광원에서 발생해서 푸리에 플레인으로 전달되는 빛의 면적에 대한 비교 예를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상 획득 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 8은 도 7에 있어서, 광원부에서 발생해서 푸리에 플레인으로 전달되는 빛의 면적과, 푸리에 플레인에서 정의된 빛이 투과할 수 있는 영역의 면적에 대한 비교 예를 도시한 도면.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상 획득 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 영상 획득 시스템에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 반복되는 설명, 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 획득 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 있어서, 광원부를 발췌하여 도시한 도면이다. 그리고, 도 3은 도 1에 있어서, 촬영부를 통해 획득한 명시야 영상과, 광 차등 위상차 영상과, 정량적 광 위상 영상을 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 영상 획득 시스템(100)은 시료(S)의 영상을 획득하기 위한 것으로, 광원부(110) 및 촬영부(120)를 포함한다. 여기서, 시료(S)는 투명한 세포 등의 생체 조직으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 본 실시예에 따른 영상 획득 시스템(100)은 투과형 광학 현미경에 적용될 수 있다.
광원부(110)는 복수의 색 패턴(110a)을 구비하며, 색 패턴(110a)을 통해 시료(S)에 대하여 색상이 각각 다른 복수의 광을 동시에 출력한다. 구체적으로, 광원부(110)는 빨간색(Red)의 광과, 녹색(Green)의 광과, 파란색(Blue)의 광을 각각 출력하도록 형성될 수 있으며, 각각의 색 패턴(110a)이 균등하게 분할될 수 있다.
예를 들어, 광원부(110)가 원형으로 이루어지고, 색 패턴(110a)이 각각 빨간색 영역(R)과, 녹색 영역(G)과, 파란색 영역(B)으로 분할된 경우, 각각의 영역은 균등하게 3분할 되는 것이다. 즉, 색 패턴(110a)은 원의 중심으로부터 각각 120도의 각을 갖도록 분할되어 형성될 수 있다. 다시 말해, 광원부에(110)서 출력되는 복수의 광은 서로 다른 위치에서 출력되어 각각 서로 다른 위상을 갖도록 형성되는 것이다. 즉, 광원부(110)의 서로 다른 위치에서 발생되는 광의 위상이 서로 다른 것을 이용하는 것이고, 광원부(110)의 서로 다른 위치에서 발생되는 광을 색상으로서 구분하는 것이라고 할 수 있다.
광원부(110)는 LED 어레이와, 제어부로 이루어질 수 있다.
LED 어레이는 색상이 각각 다른 복수의 광을 출력한다. 이를 위하여, LED 어레이는 각각 여러 색의 빔을 조사할 수 있도록 형성된 다수의 발광 다이오드 어레이를 포함할 수 있다. 이러한 발광 다이오드 어레이는 공지된 기술인 색 패턴 공정을 통해 색상이 각각 다른 복수의 광을 출력하도록 형성될 수 있다.
제어부는 LED 어레이와 전기적으로 연결되어, LED 어레이로부터 출력되는 광의 밝기 및 색상을 변경할 수 있다.
촬영부(120)는 시료(S)를 투과한 복수의 광을 수광하여 시료(S)에 대한 복수의 위상 정보를 각각 생성하며, 위상 정보를 연산 처리하여 시료(S)에 대한 복수의 서로 다른 영상을 획득한다. 여기서, 서로 다른 영상은 각각 명시야 영상(10)과, 광 차등 위상차 영상(20)과, 정량적 광 위상 영상(30)을 의미한다.
촬영부(120)는 컬러 카메라(121)와, 연산부(122)로 이루어질 수 있다.
컬러 카메라(121)는 시료(S)를 투과한 복수의 광을 수광 및 촬영하며, 시료(S)를 투과한 광들의 위상 정보에 따른 영상을 각각 획득한다. 구체적으로, 컬러 카메라(121)는 CCD 카메라 또는 CMOS 카메라로 이루어질 수 있으며, 빨간색(Red) 광과, 녹색(Green) 광과, 파란색(Blue)의 광을 각각 감지하도록 3개의 이미지 센서를 구비할 수 있다. 이에 따라, 컬러 카메라(121)는 이미지 센서를 통해 복수의 광을 각각 수광하여 각각의 색 이미지를 획득할 수 있게 된다.
이처럼 컬러 카메라(121)를 통해 복수의 광을 수광하여 색상 별로 분리 가능하게 형성됨에 따라, 저가의 비용으로 광원들의 색 정보를 분리하여 영상을 획득할 수 있게 된다.
연산부(122)는 영상을 통해 복수의 광에 각각 대응하는 위상의 정보를 연산 처리한다. 연산부(122)를 통해 시료(S)에 대한 위상 정보를 연산하는 과정을 설명하면 아래와 같다.
먼저, 광원부(110)는 빨간색 광과, 녹색 광과, 파란색 광을 출력한다. 그러면, 컬러 카메라(121)는 빨간색 광과, 녹색 광과, 파란색 광을 수광하고, 이를 색깔 별로 분리하여 촬영한다.
이때, 각기 다른 색상을 갖는 광은 동시에 출력되므로, 컬러 카메라(121)를 통해 영상을 촬영할 때 주변에 배치된 광의 주파수가 침범할 우려가 있다. 예를 들면, 컬러 카메라(121)를 통해 빨간색의 광을 촬영할 때 녹색 광이나 파란색 광의 일부가 함께 촬영되는 것이다.
따라서, 연산부(122)를 통해 계산할 때 발생하는 오차를 보정해 주는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 색 누설로 인한 위상 오차를 보정하기 위한 색 누설 보상 방법을 적용하는 것이 바람직하다. 색 누설 보상 방법은 아래의 행렬식으로 표현될 수 있다.
Figure 112017083242135-pat00001
여기서, IIMG는 컬러 카메라(121)의 이미지 센서로 입사되는 광의 색상 별 세기이고, ICCD는 컬러 카메라(121)의 이미지 센서에 의해 검출된 광의 색상 별 신호에 대한 크기이다. 그리고,
Figure 112017083242135-pat00002
은 컬러 카메라(121)의 각 이미지 센서에 의해 검출된 광의 정규화 된 색상 별 세기를 의미하며, l 은 색상 별 이미지 센서, k 는 입사되는 광의 색상을 의미한다.
이처럼 컬러 카메라(121)의 촬영시 색 누설 보상 방법을 적용하면, 후술되는 수학식들을 통해 계산할 때 오차가 발생하는 것을 예방할 수 있다.
한편, 컬러 카메라(121)를 통해 취득한 빨간색 영상과, 녹색 영상과, 파란색 영상은 각각 시료(S)에 대하여 각기 다른 위상 정보를 포함하고 있으므로, 3개의 영상을 이용하면 명시야 영상(10)과, 광 차등 위상차 영상(20)과, 정량적 광 위상 영상(30)을 모두 획득할 수 있게 된다.
먼저, 컬러 카메라(121)를 통해 촬영된 빨간색 광의 영상에 대한 위상 값(IR)과, 녹색 광의 영상에 대한 위상 값(IG)과, 파란색 광의 영상에 대한 위상 값(IB)을 더하게 되면 명시야 영상(IBF, 10)을 획득할 수 있게 된다. 이를 수식으로 표현하면 아래와 같다.
Figure 112017083242135-pat00003
다음으로, 광 차등 위상차 영상(20)을 구하는 식은 아래와 같다.
Figure 112017083242135-pat00004
여기서, l, m, n은 각 광원의 색깔을 의미한다. 예를 들어, l은 빨간색 광을 의미하고, m은 파랑색 광을 의미하고, n은 녹색 광을 의미하며, u는 공간 주파수 좌표를 의미한다. 이때, l ≠ m, n의 관계를 만족한다. 즉, l, m, n의 3가지 조합을 통해 3방향으로의 광 차등 위상차 영상을 구할 수 있게 된다.
다음으로, 광 차등 위상차 영상(20)은 위상 기울기 전달 함수(Phase Gradient Transfer Function) 또는 묽은 물체 전달 함수(Weak Object Transfer Function)를 통해 정량적 광 위상 영상(30)으로 복원될 수 있다.
위상 기울기 전달 함수 (Phase Gradient Transfer Function)를 이용하여 정량적 광 위상 영상(30)을 획득하기 위한 방법은 아래와 같다.
컬러 카메라(121)를 통해 촬영된 3개의 광 차등 위상차 영상은 아래의 식을 통해 x축 방향과, y축 방향의 광 차등 위상차 영상으로 변환 가능하다.
Figure 112017083242135-pat00005
변환된 x축 방향과, y축 방향의 광 차등 위상차 영상은 아래의 위상 기울기 전달 함수 (Phase Gradient Transfer Function)를 통해 광 위상 기울기 영상으로 계산될 수 있다.
Figure 112017083242135-pat00006
이렇게 산출된 x축 방향과, y축 방향의 광 위상 기울기 영상은 푸리에 위상 적분(Fourier phase integration)을 통해 정량적 광 위상 영상으로 계산되고, 이 계산을 통해 정량적 광 위상 영상(30)을 획득할 수 있게 된다.
묽은 물체 전달 함수 (Weak Object Transfer Function)를 이용하여 정량적 광 위상 영상(30)을 획득하기 위한 방법은 아래와 같다.
시료(S)로 인한 빛의 흡수, 위상 변화, 산란이 작을 경우 시료(S)로 인한 투과 함수는 아래와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112017083242135-pat00007
이때, 각 광원의 색상 별 이미지는 시료(S)로 인해 발생하는 광원의 흡수
Figure 112017083242135-pat00008
와, 위상변화
Figure 112017083242135-pat00009
를 포함하는 아래의 식으로 표현될 수 있다.
Figure 112017083242135-pat00010
여기서,
Figure 112017083242135-pat00011
,
Figure 112017083242135-pat00012
는 광원의 흡수, 위상 변화의 묽은 물체 전달함수(Weak Object Transfer Function)이다.
상기 식을 통해 광 차등 위상차 영상을 계산하면, 위상차 성분만 가진 광 차등 위상차 영상으로 근사화가 가능해지므로 정량적 광 위상 영상(30)을 획득할 수 있게 된다.
한편, 영상 획득 시스템(100)은 광원부(110)로부터 출력되는 복수의 광을 안내하기 위한 안내부(130)를 더 포함할 수 있다. 안내부(130)는 광원부(110)로부터 출력되는 복수의 광의 경로를 안내하는 안내미러(131)와, 안내미러(131)에서 반사된 복수의 광이 촬영부(120)로 상이 맺히도록 안내하는 튜브렌즈(132)로 이루어질 수 있다.
그리고, 시료(S)와 촬영부(120) 사이에는 대물 렌즈(140)가 더 설치될 수 있다. 이때, 시료(S)는 광의 투과가 가능한 지지대 상에 배치될 수 있으며, 대물 렌즈는 시료(S)의 하부에 배치될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상 획득 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 그리고, 도 5는 도 4에 있어서, 필터부를 발췌하여 도시한 도면이고, 도 6은 도 4에 있어서, 광원부에서 발생해서 푸리에 플레인으로 전달되는 빛의 면적과, 푸리에 플레인에서 정의된 빛이 투과할 수 있는 영역의 면적에 대한 비교 예를 도시한 도면이다. 본 실시예에서는 앞서 설명한 실시예와의 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.
도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 영상 획득 시스템(200)은 광원부(210)와, 필터부(220), 및 촬영부(230)를 포함한다. 여기서, 본 실시예에 따른 영상 획득 시스템(200)은 투과형 광학 현미경에 적용될 수 있다.
광원부(210)는 시료(S)에 대하여 광을 출력한다. 여기서, 광원부(210)는 단일 색상의 광, 보다 바람직하게는 백색광을 출력하는 LED 어레이로 이루어질 수 있다.
필터부(220)는 광원부(210)로부터 출력되는 광에 각각 다른 복수의 색이 부여되도록 패턴이 형성될 수 있다. 구체적으로, 필터부(220)는 광원부(210)의 하부에 배치되며, 광원부(210)로부터 출력되는 백색광으로부터 빨강(R), 초록(G), 파랑(B)의 3가지 색을 추출하는 컬러 필터(Color filter)로 이루어질 수 있다.
이처럼 필터부(220)가 광원부(210) 상에 배치된 때(광원부가 컬러 LED로 구성된 경우도 마찬가지임)에는 광원부(210)의 면적(L, 광원부에서 발생해서 푸리에 플레인으로 전달되는 빛의 면적)과 푸리에 플레인(F)에서 정의된 빛이 투과할 수 있는 영역의 면적이 같거나, 광원부(210)의 면적(L)이 푸리에 플레인(F)에서 정의된 빛이 투과할 수 있는 영역의 면적의 면적보다 더 커야 한다. 이는 샘플의 주변과의 굴절률 차이 때문에 광원부(210)에서 배출되는 빛(필터부를 지난 백색광)이 샘플에서 반사된 후 방향이 바뀌었을 때, 즉 푸리에 플레인(F)에서의 위치가 변경되었을 때, 광원부(210)의 면적(L, 광원부에서 발생해서 푸리에 플레인으로 전달되는 빛의 면적)과 푸리에 플레인(F)에서 정의된 빛이 투과할 수 있는 영역의 면적이 같거나, 광원부(210)의 면적(L)이 푸리에 플레인(F)에서 정의된 빛이 투과할 수 있는 영역의 면적의 면적보다 더 커야 빨강, 초록, 파란색 빛의 세기의 차이가 발생하였음을 이미지 센서에서 인식할 수 있기 때문이다.
다시 말해, 광원부(210)의 면적(L)이 푸리에 플레인(F)에서 정의된 빛이 투과할 수 있는 영역의 면적보다 작으면, 시료(S)에 의해 바뀐 빛의 방향에 대한 정보를 잃을 수 있기 때문이다.
필터부(220)는 원형으로 이루어져 균등한 너비로 3분할 되며, 분할된 필터부(220)를 통과한 광은 빨간색 광과, 녹색 광과, 파란색 광으로 출력될 수 있다. 다시 말해, 필터부(220)를 통과한 광은 서로 다른 위치에서 출력되어 각각 서로 다른 위상을 가질 수 있다. 즉, 필터부(220)의 서로 다른 위치에서 발생되는 광의 위상이 서로 다른 것을 이용하는 것이고, 광원부(210)의 서로 다른 위치에서 발생되는 광을 색상으로서 구분하는 것이라고 할 수 있다.
촬영부(230)는 시료(S)를 투과한 복수의 광을 수광하여 시료(S)에 대한 복수의 위상 정보를 각각 생성하며, 상기 위상 정보를 연산 처리하여 시료(S)에 대한 복수의 서로 다른 영상을 획득한다. 여기서, 서로 다른 영상은 각각 명시야 영상(10)과, 광 차등 위상차 영상(20)과, 정량적 광 위상 영상(30)을 의미한다.
촬영부(230)는 컬러 카메라(231)와, 연산부(232)로 이루어질 수 있다.
컬러 카메라(231)는 시료(S)를 투과한 복수의 광을 수광 및 촬영하며, 시료(S)를 투과한 광들의 위상 정보에 따른 영상을 각각 획득한다. 구체적으로, 컬러 카메라(231)는 CCD 카메라 또는 CMOS 카메라로 이루어질 수 있으며, 빨간색(Red) 광과, 녹색(Green) 광과, 파란색(Blue)의 광을 각각 감지하도록 3개의 이미지 센서를 구비할 수 있다.
이처럼 컬러 카메라(231)를 통해 복수의 광을 수광하여 색상 별로 분리 가능하게 형성됨에 따라, 저가의 비용으로 광원들의 색 정보를 분리하여 영상을 획득할 수 있게 된다.
연산부(232)는 영상을 통해 복수의 광에 각각 대응하는 위상의 정보를 연산 처리한다. 여기서, 연산부(232)를 통해 시료(S)에 대한 위상 정보를 연산하는 과정은 앞서 설명한 바와 같으므로 생략하기로 한다.
한편, 영상 획득 시스템(200)은 광원부(210)로부터 출력되는 복수의 광을 안내하기 위한 안내부(240)를 더 포함할 수 있다. 안내부(240)는 광원부(210)로부터 출력되는 복수의 광의 경로를 안내하는 안내미러(241)와, 안내미러(241)에서 반사된 복수의 광이 촬영부(230)로 상이 맺히도록 안내하는 튜브렌즈(242)로 이루어질 수 있다. 그리고, 시료(S)와 촬영부(230) 사이에는 배율을 조정하기 위한 대물 렌즈(250)가 더 설치될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상 획득 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 그리고, 도 8은 도 7에 있어서, 광원부에서 발생해서 푸리에 플레인으로 전달되는 빛의 면적과, 푸리에 플레인에서 정의된 빛이 투과할 수 있는 영역의 면적에 대한 비교 예를 도시한 도면이다. 본 실시예에서는 앞서 설명한 실시예와의 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.
도 7 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 영상 획득 시스템(300)은 투과형 광학 현미경에 적용될 수 있으며, 광원부(310)와, 필터부(320), 및 촬영부(330)를 포함한다.
광원부(310)는 백색광을 출력하는 LED 어레이로 이루어질 수 있다. 그리고, 필터부(320)는 푸리에 플레인(Fourier plane, F) 상에 배치될 수 있다. 여기서, 푸리에 플레인(Fourier plane, F)이란 시료(S)의 공간주파수에 대한 스펙트럼이 맺히는 면을 의미한다.
본 실시예에서의 푸리에 플레인(F)은 안내부(340) 상에 배치될 수 있다. 이처럼 푸리에 플레인(F) 상에 필터부(320)가 배치된 때에는 푸리에 플레인(F)으로 유입되는 빛(광원부에서 발생해서 푸리에 플레인으로 전달되는 빛)의 면적(L)과 필터부(320)의 면적(푸리에 플레인에서 정의된 빛이 투과할 수 있는 면적)이 같거나, 푸리에 플레인(F)으로 유입되는 빛의 면적(L)이 필터부(320)의 면적(푸리에 플레인에서 정의된 빛이 투과할 수 있는 면적)보다 더 작은 것이 바람직하다.
이는 샘플의 주변과의 굴절률 차이 때문에 광원부(310)에서 배출되는 빛(백색광)이 샘플에서 반사된 후 틸팅되었을 때 푸리에 플레인(F)으로 유입되는 빛의 면적(L)과 필터부(320)의 면적이 같거나, 푸리에 플레인(F)으로 유입되는 빛의 면적(L)이 필터부(320)의 면적보다 더 작아야 빛이 틸팅되었을 때 빨강, 초록, 파란색 빛의 세기의 차이가 발생하였음을 이미지 센서에서 인식할 수 있기 때문이다.
다시 말해, 플레인(F)으로 유입되는 빛(광원부에서 발생해서 전달되는 빛)의 면적(L)이 필터부(320)의 면적보다 클 경우, 시료(S)에 의해 틸팅된 빛에 대한 정보를 잃을 수 있기 때문이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상 획득 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 본 실시예에서는 앞서 설명한 실시예와의 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 영상 획득 시스템(400)은 광원부(410), 및 촬영부(420)를 포함한다. 여기서, 본 실시예에 따른 영상 획득 시스템(400)은 반사형 광학 현미경에 적용될 수 있다.
광원부(410)는 복수의 색 패턴(410a)을 구비하며, 색 패턴(410a)을 통해 시료(S)에 대하여 색상이 각각 다른 복수의 광을 동시에 출력한다. 즉, 광원부(410)에서 출력되는 복수의 광은 서로 다른 위치에서 출력되어 각각 서로 다른 위상을 갖도록 형성된다. 구체적으로, 광원부(410)는 빨간색(Red)의 광과, 녹색(Green)의 광과, 파란색(Blue)의 광을 각각 출력하도록 형성될 수 있으며, 각각의 색 패턴(410a)이 균등하게 분할될 수 있다.
광원부(410)는 LED 어레이와, 제어부로 이루어질 수 있다.
LED 어레이는 색상이 각각 다른 복수의 광을 출력한다. 이를 위하여, LED 어레이는 각각 여러 색의 빔을 조사할 수 있도록 형성된 다수의 발광 다이오드 어레이를 포함할 수 있다. 이러한 발광 다이오드 어레이는 공지된 기술인 색 패턴 공정을 통해 색상이 각각 다른 복수의 광을 출력하도록 형성될 수 있다.
제어부는 LED 어레이와 전기적으로 연결되어, LED 어레이로부터 출력되는 광의 밝기 및 색상을 변경할 수 있다.
촬영부(420)는 시료(S)의 표면에 반사된 복수의 광을 수광하여 시료(S)에 대한 복수의 위상 정보를 각각 생성하며, 위상 정보를 연산 처리하여 시료(S)에 대한 복수의 서로 다른 영상을 획득한다.
촬영부(420)는 컬러 카메라(421)와, 연산부(422)로 이루어질 수 있다.
컬러 카메라(421)는 시료(S)의 표면에 반사된 복수의 광을 수광 및 촬영하며, 시료(S)의 표면에 반사된 광들의 위상 정보에 따른 영상을 각각 획득한다. 구체적으로, 컬러 카메라(421)는 CCD 카메라 또는 CMOS 카메라로 이루어질 수 있으며, 빨간색(Red) 광과, 녹색(Green) 광과, 파란색(Blue)의 광을 각각 감지하도록 3개의 이미지 센서를 구비할 수 있다. 이에 따라, 이미지 센서를 통해 복수의 광을 각각 수광하여 각각의 색 이미지를 획득할 수 있게 된다.
연산부(422)는 영상을 통해 상기 복수의 광에 각각 대응하는 위상의 정보를 연산 처리한다. 여기서, 연산부(422)를 통해 시료(S)에 대한 위상 정보를 연산하는 과정은 앞서 설명한 바와 같으므로 생략하기로 한다.
영상 획득 시스템(400)은 광원부(410)로부터 출력되는 광을 집광하여 시료(S)로 조사하는 콘덴서(430)를 더 포함할 수 있다. 콘텐서(430)는 일종의 집광 렌즈로, 콘덴서(630)와 촬영부(420) 사이에는 배율을 조정하기 위한 대물 렌즈(440)가 설치될 수 있다.
그리고, 콘덴서(430)의 하부, 보다 구체적으로 콘덴서(430)와 대물 렌즈(440) 사이에는 투과/반사부(450)가 더 설치될 수 있다. 이에 따라, 투과/반사부(450)를 통해 콘덴서(430)를 통과한 광의 일부는 시료(S)로 안내되고, 시료(S)에서 반사된 광은 투과/반사부(450)에서 반사되어 촬영부(420)로 전달된다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상 획득 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 본 실시예에서는 앞서 설명한 실시예와의 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 영상 획득 시스템(500)은 광원부(510)와, 필터부(520), 및 촬영부(530)를 포함한다. 여기서, 본 실시예에 따른 영상 획득 시스템(500)은 반사형 광학 현미경에 적용될 수 있다.
광원부(510)는 시료(S)에 대하여 광을 출력한다. 여기서, 광원부(510)는 단일 색상의 광, 보다 바람직하게는 백색광을 출력하는 LED 어레이로 이루어질 수 있다.
필터부(520)는 광원부(510)로부터 출력되는 광에 각각 다른 복수의 색이 부여되도록 패턴이 형성된다. 구체적으로, 필터부(520)는 상부에 배치된 광원부(510)로부터 출력되는 백색광으로부터 빨강(R), 초록(G), 파랑(B)의 3가지 색을 추출하는 컬러 필터(Color filter)로 이루어질 수 있다.
그리고, 필터부(520)는 원형으로 이루어져 균등한 너비로 3분할 되며, 분할된 필터부(520)를 통과한 광은 빨간색 광과, 녹색 광과, 파란색 광으로 출력될 수 있다. 다시 말해, 필터부(520)를 통과하는 복수의 광은 서로 다른 위치에서 출력되어 각각 서로 다른 위상을 가질 수 있다. 즉, 필터부(520)의 서로 다른 위치에서 발생되는 광의 위상이 서로 다른 것을 이용하는 것이고, 광원부(510)의 서로 다른 위치에서 발생되는 광을 색상으로서 구분하는 것이라고 할 수 있다.
촬영부(530)는 시료(S)의 표면에 반사된 광을 수광하여 시료(S)에 대한 복수의 위상 정보를 각각 생성하며, 위상 정보를 연산 처리하여 시료(S)에 대한 복수의 서로 다른 영상을 획득한다. 여기서, 서로 다른 영상은 각각 명시야 영상(10)과, 광 차등 위상차 영상(20)과, 정량적 광 위상 영상(30)을 의미한다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상 획득 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 본 실시예에서는 앞서 설명한 실시예와의 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.
도 11에 도시된 바와 같이, 영상 획득 시스템(600)은 반사형 광학 현미경에 적용될 수 있으며, 광원부(610)와, 필터부(620), 및 촬영부(630)를 포함한다. 여기서, 광원부(610)는 백색광을 출력하는 LED 어레이로 이루어질 수 있다.
영상 획득 시스템(600)은 광원부(610)로부터 출력되는 광을 집광하여 시료(S)로 조사하는 콘덴서(640)를 더 포함할 수 있다. 콘덴서(640)는 일종의 집광 렌즈로, 콘덴서(640)와 촬영부(630) 사이에는 배율을 조정하기 위한 대물 렌즈(650)가 설치될 수 있다.
그리고, 콘덴서(640)의 하부, 보다 구체적으로 콘덴서(640)와 대물 렌즈(650) 사이에는 투과/반사부(660)가 더 설치될 수 있다. 이에 따라, 투과/반사부(660)를 통해 콘덴서(640)를 통과한 광의 일부는 시료(S)로 안내되고, 시료(S)에서 반사된 광은 투과/반사부(660)에서 반사되어 촬영부(630)로 전달된다.
영상 획득 시스템(600)은 투과/반사부(660)를 통과한 복수의 광을 촬영부(630)로 안내하기 위한 안내부(670)를 더 포함할 수 있다. 안내부(670)는 투과/반사부(660)를 통과한 복수의 광의 경로를 안내하는 반사부(671)와, 반사부(671)를 통과한 복수의 광이 촬영부(630)로 상이 맺히도록 안내하는 튜브렌즈(672)로 이루어질 수 있다.
안내부(670)는 시료(S)에서 반사된 복수의 광을 수집하는 수집렌즈(680)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 수집렌즈(680)는 안내부(670)와 투과/반사부(660) 사이에 배치될 수 있으며, 한 쌍으로 이루어질 수 있다.
한편, 필터부(620)는 푸리에 플레인(Fourier plane, F) 상에 배치될 수 있다. 여기서, 푸리에 플레인(F)인은 영상을 촬영했을 때 안내부(670), 구체적으로 도 11의 두번째 수집렌즈(680)와 튜브렌즈(672) 사이 또는 첫번째 수집렌즈(680)와 대물렌즈(650) 사이에 배치될 수 있다. 그리고, 푸리에 플레인(F)으로 유입되는 빛(광원에서 발생해서 전달되는 빛)의 면적(L)과 필터부(320)의 면적이 같거나, 푸리에 플레인(F)으로 유입되는 빛의 면적(L)이 필터부(320)의 면적보다 더 작게 형성되는 것은 도 7 내지 도 8에서 상술한 바와 같다.
전술한 바와 같이, 영상 획득 시스템은 한 번의 촬영만으로 시료에 대한 명시야 영상과, 광 차등 위상차 영상과, 정량적 광 위상 영상의 획득이 모두 가능해지므로, 보다 면밀하고 정확하게 시료를 검사할 수 있게 된다.
또한, 한 번의 촬영만으로 시료에 대한 명시야 영상과, 광 차등 위상차 영상과, 정량적 광 위상 영상의 획득이 가능해지므로, 촬영 속도가 빨라지는 동시에 촬영시 시간차에 의한 움직임 정보가 손실되는 것을 예방할 수 있다.
또한, 저가의 LED 어레이 또는 필터만을 통해 빨간색 광과, 녹색 광과, 파란색 광을 동시에 출력하므로, 초기 설치 비용을 감소시킬 수 있게 된다.
아울러, 촬영부를 통해 획득한 광들의 위상 값을 연산 처리하면 시료에 대한 명시야 영상과, 광 차등 위상차 영상과, 정량적 광 위상 영상을 각각 획득할 수 있게 된다. 따라서, 종래와 같이 프리즘이나 간섭 광학계 등과 같이 고가의 추가 장치를 필요로 하지 않으므로, 초기 설치 비용이 감소되는 동시에 장치의 구현이 용이해진다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
110, 210,310, 410, 510, 610.. 광원부
110a, 410a.. 색 패턴
120, 230, 330, 420, 530, 630.. 촬영부
121, 231, 331, 421, 531, 631.. 컬러 카메라
122, 232, 432, 422, 532, 632.. 연산부
130, 240, 340, 670.. 안내부
140, 250, 350, 440, 550, 650.. 대물 렌즈
220, 320, 520, 620.. 필터부

Claims (24)

  1. 시료의 영상을 획득하기 위한 영상 획득 시스템에 있어서,
    복수의 색 패턴을 구비하며, 상기 색 패턴을 통해 상기 시료에 대하여 색상이 각각 다른 복수의 광을 동시에 출력하는 광원부; 및
    상기 시료를 투과한 복수의 광을 수광하여 상기 시료에 대한 복수의 위상 정보를 각각 생성하며, 상기 위상 정보를 연산 처리하여 상기 시료에 대한 복수의 서로 다른 영상을 획득하는 촬영부;
    를 포함하며,
    상기 촬영부는 상기 광원부로부터 1회 노광으로 발생된 상기 복수의 광으로부터 상기 복수의 서로 다른 영상을 획득하되,
    상기 광원부는 빨간색(Red) 광과, 녹색(Green) 광과, 파란색(Blue) 광을 각각 출력하고,
    상기 촬영부는, 상기 시료를 투과 또는 상기 시료의 표면에 반사된 복수의 광을 수광 및 촬영하며, 상기 시료를 투과 또는 상기 시료의 표면에 반사된 광들의 위상 정보에 따른 영상을 각각 획득하는 컬러 카메라와, 상기 영상을 통해 상기 복수의 광에 각각 대응하는 위상의 정보를 연산 처리하는 연산부를 포함하며,
    상기 연산부는 하기 수학식 1에 의해 명시야 영상을 획득하고,
    [수학식 1]
    Figure 112019076492439-pat00030

    여기서, 상기 IBF은 상기 명시야 영상, 상기 IR은 빨간색 광의 영상에 대한 위상 값, 상기 IG은 녹색 광의 영상에 대한 위상 값, IB은 파란색 광의 영상에 대한 위상 값이고,
    하기 수학식 2에 의해 광 차등 위상차 영상을 획득하고,
    [수학식 2]
    Figure 112019076492439-pat00031

    여기서, 상기
    Figure 112019076492439-pat00032
    는 광 차등 위상차 영상, 상기 l, m, n은 각 빨간색 광, 파란색 광 및 녹색 광이고, 상기 u는 공간 주파수 좌표이고, l ≠ m, n의 관계를 만족하며,
    위상 기울기 전달 함수 또는 묽은 물체 전달 함수를 통해 정량적 광 위상 영상으로 복원하는 영상 획득 시스템.
  2. 시료의 영상을 획득하기 위한 영상 획득 시스템에 있어서,
    복수의 색 패턴을 구비하며, 상기 색 패턴을 통해 상기 시료에 대하여 색상이 각각 다른 복수의 광을 동시에 출력하는 광원부; 및
    상기 시료의 표면에 반사된 복수의 광을 수광하여 상기 시료에 대한 복수의 위상 정보를 각각 생성하며, 상기 위상 정보를 연산 처리하여 상기 시료에 대한 복수의 서로 다른 영상을 획득하는 촬영부;
    를 포함하며,
    상기 촬영부는 상기 광원부로부터 1회 노광으로 발생된 상기 복수의 광으로부터 상기 복수의 서로 다른 영상을 획득하되,
    상기 광원부는 빨간색(Red) 광과, 녹색(Green) 광과, 파란색(Blue) 광을 각각 출력하고,
    상기 촬영부는, 상기 시료를 투과 또는 상기 시료의 표면에 반사된 복수의 광을 수광 및 촬영하며, 상기 시료를 투과 또는 상기 시료의 표면에 반사된 광들의 위상 정보에 따른 영상을 각각 획득하는 컬러 카메라와, 상기 영상을 통해 상기 복수의 광에 각각 대응하는 위상의 정보를 연산 처리하는 연산부를 포함하며,
    상기 연산부는 하기 수학식 1에 의해 명시야 영상을 획득하고,
    [수학식 1]
    Figure 112019076492439-pat00033

    여기서, 상기 IBF은 상기 명시야 영상, 상기 IR은 빨간색 광의 영상에 대한 위상 값, 상기 IG은 녹색 광의 영상에 대한 위상 값, IB은 파란색 광의 영상에 대한 위상 값이고,
    하기 수학식 2에 의해 광 차등 위상차 영상을 획득하고,
    [수학식 2]
    Figure 112019076492439-pat00034

    여기서, 상기
    Figure 112019076492439-pat00035
    는 광 차등 위상차 영상, 상기 l, m, n은 각 빨간색 광, 파란색 광 및 녹색 광이고, 상기 u는 공간 주파수 좌표이고, l ≠ m, n의 관계를 만족하며,
    위상 기울기 전달 함수 또는 묽은 물체 전달 함수를 통해 정량적 광 위상 영상으로 복원하는 영상 획득 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광원부는,
    색상이 각각 다른 복수의 광을 출력하는 LED 어레이와,
    상기 LED 어레이로부터 출력되는 광의 밝기 및 색상의 변경이 가능한 제어부를 포함하는 영상 획득 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광원부에서 출력되는 복수의 광은 서로 다른 위치에서 출력되어 각각 서로 다른 위상을 갖는 영상 획득 시스템.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광원부는 빨간색(Red) 광과, 녹색(Green) 광과, 파란색(Blue) 광을 각각 출력하는 영상 획득 시스템.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광원부의 색 패턴은 각각 균등하게 분할된 영상 획득 시스템.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 촬영부는,
    상기 시료를 투과 또는 상기 시료의 표면에 반사된 복수의 광을 수광 및 촬영하며, 상기 시료를 투과 또는 상기 시료의 표면에 반사된 광들의 위상 정보에 따른 영상을 각각 획득하는 컬러 카메라와,
    상기 영상을 통해 상기 복수의 광에 각각 대응하는 위상의 정보를 연산 처리하는 연산부를 포함하는 영상 획득 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 컬러 카메라는 상기 복수의 광을 각각 수광하여 각각의 색 이미지를 획득하는 복수의 이미지 센서를 포함하는 영상 획득 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 컬러 카메라는 CCD 카메라 또는 CMOS 카메라인 영상 획득 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 시료와 상기 촬영부 사이에 설치된 대물 렌즈와,
    상기 광원부로부터 출력되는 복수의 광을 안내하기 위한 안내부를 더 포함하는 영상 획득 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 안내부는,
    상기 광원부로부터 출력되는 복수의 광의 경로를 안내하는 안내미러와,
    상기 안내미러를 통과한 복수의 광이 상기 촬영부로 상이 맺히도록 안내하는 튜브렌즈를 포함하는 영상 획득 시스템.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 광원부로부터 출력되는 광을 집광하여 상기 시료로 조사하는 콘덴서와,
    상기 콘덴서와 상기 촬영부 사이에 설치된 대물 렌즈와,
    상기 콘덴서와 상기 대물 렌즈 사이에 설치되며, 상기 콘덴서를 통과한 광의 일부를 상기 시료로 안내하는 투과/반사부를 더 포함하는 영상 획득 시스템.
  13. 시료의 영상을 획득하기 위한 영상 획득 시스템에 있어서,
    상기 시료에 대하여 광을 출력하는 광원부;
    상기 광원부로부터 출력되는 광에 각각 다른 복수의 색이 부여되도록 패턴이 형성된 필터부; 및
    상기 시료를 투과한 복수의 광을 수광하여 상기 시료에 대한 복수의 위상 정보를 각각 생성하며, 상기 위상 정보를 연산 처리하여 상기 시료에 대한 복수의 서로 다른 영상을 획득하는 촬영부;
    를 포함하며,
    상기 촬영부는 상기 광원부로부터 1회 노광으로 발생된 상기 복수의 광으로부터 상기 복수의 서로 다른 영상을 획득하되,
    상기 필터부는 3분할 되며, 상기 분할된 필터부를 통과한 광은 각각 빨간색(Red) 광과, 녹색(Green) 광과, 파란색(Blue)의 광으로 출력되고,
    상기 촬영부는, 상기 시료를 투과 또는 상기 시료의 표면에 반사된 복수의 광을 수광 및 촬영하며, 상기 시료를 투과 또는 상기 시료의 표면에 반사된 광들의 위상 정보에 따른 영상을 각각 획득하는 컬러 카메라와, 상기 영상을 통해 상기 복수의 광에 각각 대응하는 위상의 정보를 연산 처리하는 연산부를 포함하며,
    상기 연산부는 하기 수학식 1에 의해 명시야 영상을 획득하고,
    [수학식 1]
    Figure 112019076492439-pat00036

    여기서, 상기 IBF은 상기 명시야 영상, 상기 IR은 빨간색 광의 영상에 대한 위상 값, 상기 IG은 녹색 광의 영상에 대한 위상 값, IB은 파란색 광의 영상에 대한 위상 값이고,
    하기 수학식 2에 의해 광 차등 위상차 영상을 획득하고,
    [수학식 2]
    Figure 112019076492439-pat00037

    여기서, 상기
    Figure 112019076492439-pat00038
    는 광 차등 위상차 영상, 상기 l, m, n은 각 빨간색 광, 파란색 광 및 녹색 광이고, 상기 u는 공간 주파수 좌표이고, l ≠ m, n의 관계를 만족하며,
    위상 기울기 전달 함수 또는 묽은 물체 전달 함수를 통해 정량적 광 위상 영상으로 복원하는 영상 획득 시스템.
  14. 시료의 영상을 획득하기 위한 영상 획득 시스템에 있어서,
    상기 시료에 대하여 광을 출력하는 광원부;
    상기 광원부로부터 출력되는 광에 각각 다른 복수의 색이 부여되도록 패턴이 형성된 필터부; 및
    상기 시료의 표면에 반사된 광을 수광하여 상기 시료에 대한 복수의 위상 정보를 각각 생성하며, 상기 위상 정보를 연산 처리하여 상기 시료에 대한 복수의 서로 다른 영상을 획득하는 촬영부;
    를 포함하며,
    상기 촬영부는 상기 광원부로부터 1회 노광으로 발생된 상기 복수의 광으로부터 상기 복수의 서로 다른 영상을 획득하되,
    상기 필터부는 3분할 되며, 상기 분할된 필터부를 통과한 광은 각각 빨간색(Red) 광과, 녹색(Green) 광과, 파란색(Blue)의 광으로 출력되고,
    상기 촬영부는, 상기 시료를 투과 또는 상기 시료의 표면에 반사된 복수의 광을 수광 및 촬영하며, 상기 시료를 투과 또는 상기 시료의 표면에 반사된 광들의 위상 정보에 따른 영상을 각각 획득하는 컬러 카메라와, 상기 영상을 통해 상기 복수의 광에 각각 대응하는 위상의 정보를 연산 처리하는 연산부를 포함하며,
    상기 연산부는 하기 수학식 1에 의해 명시야 영상을 획득하고,
    [수학식 1]
    Figure 112019076492439-pat00039

    여기서, 상기 IBF은 상기 명시야 영상, 상기 IR은 빨간색 광의 영상에 대한 위상 값, 상기 IG은 녹색 광의 영상에 대한 위상 값, IB은 파란색 광의 영상에 대한 위상 값이고,
    하기 수학식 2에 의해 광 차등 위상차 영상을 획득하고,
    [수학식 2]
    Figure 112019076492439-pat00040

    여기서, 상기
    Figure 112019076492439-pat00041
    는 광 차등 위상차 영상, 상기 l, m, n은 각 빨간색 광, 파란색 광 및 녹색 광이고, 상기 u는 공간 주파수 좌표이고, l ≠ m, n의 관계를 만족하며,
    위상 기울기 전달 함수 또는 묽은 물체 전달 함수를 통해 정량적 광 위상 영상으로 복원하는 영상 획득 시스템.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 필터부는 상기 광원부 또는 푸리에 플레인(Fourier plane) 상에 배치되는 영상 획득 시스템.
  16. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 광원부는 단일 색상의 광을 출력하는 LED 어레이를 포함하는 영상 획득 시스템.
  17. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 필터부를 통과한 광은 서로 다른 위치에서 출력되어 각각 서로 다른 위상을 갖는 영상 획득 시스템.
  18. 삭제
  19. 제13항에 있어서,
    상기 시료와 상기 촬영부 사이에 설치된 대물 렌즈와,
    상기 광원부로부터 출력되는 복수의 광을 안내하기 위한 안내부를 더 포함하는 영상 획득 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 안내부는,
    상기 광원부로부터 출력되는 복수의 광의 경로를 안내하는 안내미러와,
    상기 안내미러를 통과한 복수의 광이 상기 촬영부로 상이 맺히도록 안내하는 튜브렌즈를 포함하는 영상 획득 시스템.
  21. 제14항에 있어서,
    상기 광원부로부터 출력되는 광을 집광하여 상기 시료로 조사하는 콘덴서와,
    상기 콘덴서와 상기 촬영부 사이에 설치된 대물 렌즈와,
    상기 콘덴서와 상기 대물 렌즈 사이에 설치되며, 상기 콘덴서를 통과한 광의 일부를 상기 시료로 안내하는 투과/반사부와,
    상기 투과/반사부를 통과한 복수의 광을 상기 촬영부로 안내하기 위한 안내부를 더 포함하는 영상 획득 시스템.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 안내부는,
    상기 투과/반사부를 통과한 복수의 광의 경로를 안내하는 반사부와,
    상기 반사부를 통과한 복수의 광이 상기 촬영부로 상이 맺히도록 안내하는 튜브렌즈를 포함하는 영상 획득 시스템.
  23. 삭제
  24. 삭제
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