KR20120024436A

KR20120024436A - 멀티 형광영상 관측용 형광현미경, 이를 이용한 형광영상의 관찰방법 및 멀티 형광영상 관측 시스템

Info

Publication number: KR20120024436A
Application number: KR1020110082148A
Authority: KR
Inventors: 박화준; 황정구; 김지영; 정찬일
Original assignee: 주식회사 나노엔텍
Priority date: 2010-08-18
Filing date: 2011-08-18
Publication date: 2012-03-14
Also published as: EP2607889A4; EP2607889A2; KR101287189B1; US20130201322A1; WO2012023816A2; US9395527B2; WO2012023816A3; WO2012023816A9

Abstract

멀티 형광영상 관측용 형광현미경, 이를 이용한 형광영상의 관찰방법 및 멀티 형광영상 관측 시스템이 개시된다. 본 발명의 멀티 형광영상 관측용 형광현미경은, 제1 파장의 제1 여기광을 공급하는 제1 광원부와, 제1 광원부로부터 공급된 제1 여기광을 선택적으로 투과시키는 제1 여기필터와, 제1 여기필터를 통과한 제1 여기광을 관찰객체 측으로 반사시키는 제1 이색성필터와, 제1 이색성필터에 의해 반사된 제1 여기광을 집광하여 관찰객체 측으로 전달하는 대물렌즈와, 관찰객체로부터 방사되는 제1 방사광을 반사시키는 제2 이색성필터와, 제2 이색성필터로부터 반사된 제1 방사광을 선택적으로 투과시키는 제1 방사필터와, 제1 방사필터를 통과하여 공급되는 제1 방사광을 통해 이미지를 획득하는 제1 이미지 획득부를 포함하는 제1 광모듈; 및 제2 파장의 제2 여기광을 공급하는 제2 광원부와, 제2 광원부로부터 공급된 제2 여기광을 선택적으로 투과시키는 제2 여기필터와, 제2 여기필터를 통과하여 관찰객체에 조사되어 방사되며 대물렌즈, 제1 이색성필터 및 제2 이색성필터를 통과한 제2 방사광을 선택적으로 투과시키는 제2 방사필터와, 제2 방사필터를 통과하여 공급되는 제2 방사광을 통해 이미지를 획득하는 제2 이미지 획득부를 구비하는 제2 광모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 조사되는 광원부의 수에 대응되는 다수의 이미지 획득부를 포함함으로써 기계적 움직임 없이 다수의 형광영상을 간편하고 신속하게 관찰할 수 있게 된다.

Description

멀티 형광영상 관측용 형광현미경, 이를 이용한 형광영상의 관찰방법 및 멀티 형광영상 관측 시스템{MULTI FLUORESCENT MICROSCOPE AND OBSERVING METHOD USING THE SAME AND MULTI FLUORESCENT OBSERVATION SYSTEM}

본 발명은 멀티 형광영상 관측용 형광현미경, 이를 이용한 형광영상의 관찰방법 및 멀티 형광영상 관측 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 기계적 움직임 없이 다수의 형광영상을 간편하고 신속하게 관찰할 수 있는 멀티 형광영상 관측용 형광현미경, 이를 이용한 형광영상의 관찰방법 및 멀티 형광영상 관측 시스템에 관한 것이다.

형광현미경(Fluorescent Microscope, 螢光顯微鏡)은, 형광체가 특정 파장의 빛을 흡수하면 형광을 발하는 원리를 이용하여 시료에 형광 물질(형광색소)을 처리한 후, 시료에 형광 물질의 흡수 파장의 광을 조사하여 시료로부터 발산되는 방사광을 통해 시료를 관찰하는 장치를 말한다. 형광현미경은 일반적인 광학현미경에 비해 선명한 영상을 얻을 수 있으므로 바이오 칩과 같은 시료를 관찰하는 경우 널리 이용된다.

도 1은 종래의 일반적인 형광현미경의 구성을 개략적으로 도시한 모식도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 형광현미경에서는 제1 광필터(11)를 통하여, 백색광(10) 중에서 플레이트(16) 위에 놓인 시료(17)에 부착된 형광체의 흡수 파장과 일치하는 단색광을 선별하고, 선별된 흡수 파장의 단색 광(10a)의 경로를 색선별 거울(dichroic mirror)(13)을 통해 조정하여 대물렌즈(12)를 통해 시료(17)에 조사하고, 제2 광필터(14)를 통하여 대물렌즈(12) 및 색선별 거울(13)을 통과한 시료(17)의 형광체에 의해 발생한 광(10b)에서 시료(17)의 형광체의 발색 파장과 일치하는 광을 선별하여 수광부(15)로 제공한다. 한편 수광부(15)는 접안 렌즈 또는 CCD와 같은 촬상소자로 구현되며 시료(17)에 부착된 형광체의 발색 파장을 검출하여 보임으로써 시료(17)의 형상을 관찰할 수 있도록 한다.

하지만, 종래의 형광현미경은 시료(17)에 조사되는 광(光)에 따라 단일한 형광영상을 얻는 구조로 되어 있으므로, 다양한 광을 조사하여 형광영상을 얻은 후 이를 서로 비교함으로써 시료(17)의 정확한 형상을 관찰하기에는 부적합한 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 시료(17)에 다양한 광(光)을 조사할 수 있도록 다수의 광원부를 포함하도록 마련되는 멀티형광현미경이 개발된 바 있으나, 종래의 멀티형광현미경은 단일 수광부(15)를 통해 형광영상을 얻도록 구성되어 있으므로 시료(17)에 조사되는 광(光)의 유형에 따라 광원부 및 필터(Filter)를 기계적으로 교체해야만 하는 문제점이 있다.

즉, 종래의 멀티형광현미경은 광원부 및 필터를 교체하기 위해 별도의 전자, 기계적 장비를 요구하기 때문에 생산 비용이 많이 소요되고, 기계적 진동이 발생하게 되어 기기의 고장이 쉽게 유발되며, 광원부 및 필터를 교체하는데 별도의 시간이 소모되기 때문에 원하는 형광영상을 신속하고 간편하게 얻을 수 없는 문제점이 있다.

이에, 기계적 움직임이 없더라도 다수의 형광영상을 간편하고 신속하게 얻을 수 있는 멀티형광현미경의 개발이 요구되는 실정이다.

본 발명의 기술적 과제는, 기계적 움직임 없이 다수의 형광영상을 간편하고 신속하게 관찰할 수 있는 멀티 형광영상 관측용 형광현미경, 이를 이용한 형광영상의 관찰방법 및 멀티 형광영상 관측 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제는, 본 발명에 따라, 제1 파장의 제1 여기광을 공급하는 제1 광원부와, 상기 제1 광원부로부터 공급된 상기 제1 여기광을 선택적으로 투과시키는 제1 여기필터와, 상기 제1 여기필터를 통과한 상기 제1 여기광을 관찰객체 측으로 반사시키는 제1 이색성필터와, 상기 제1 이색성필터에 의해 반사된 상기 제1 여기광을 집광하여 상기 관찰객체 측으로 전달하는 대물렌즈와, 상기 관찰객체로부터 방사되는 제1 방사광을 반사시키는 제2 이색성필터와, 상기 제2 이색성필터로부터 반사된 상기 제1 방사광을 선택적으로 투과시키는 제1 방사필터와, 상기 제1 방사필터를 통과하여 공급되는 상기 제1 방사광을 통해 이미지를 획득하는 제1 이미지 획득부를 포함하는 제1 광모듈; 및 제2 파장의 제2 여기광을 공급하는 제2 광원부와, 상기 제2 광원부로부터 공급된 상기 제2 여기광을 선택적으로 투과시키는 제2 여기필터와, 상기 제2 여기필터를 통과하여 상기 관찰객체에 조사되어 방사되며 상기 대물렌즈, 상기 제1 이색성필터 및 상기 제2 이색성필터를 통과한 제2 방사광을 선택적으로 투과시키는 제2 방사필터와, 상기 제2 방사필터를 통과하여 공급되는 상기 제2 방사광을 통해 이미지를 획득하는 제2 이미지 획득부를 구비하는 제2 광모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 형광영상 관측용 형광현미경에 의하여 달성된다.

상기 제2 광모듈은, 상기 제2 광원부 및 상기 관찰객체 사이에 개재되는 제3 이색성필터를 더 포함하고, 상기 멀티 형광영상 관측용 형광현미경은, 상기 제2 이미지 획득부를 통해 상기 관찰객체의 명시야(明視野) 이미지를 관찰할 수 있도록 상기 제2 광원부에 인접하게 마련되어 상기 관찰객체 측으로 제3 파장의 제3 여기광을 공급하는 제3 광원부와, 상기 제3 광원부 및 상기 제3 이색성필터의 사이에서 상기 제3 이색성필터의 배치방향과 직교하는 방향으로 배치되어 상기 명시야 이미지의 밝기를 균일하게 조절하는 제4 이색성필터를 구비하는 제3 광모듈을 더 포함할 수 있다.

상기 제1 광원부는 청색 고체형광광원(Solid State Fluorescence Light Source)로 마련되며, 상기 제2 광원부는 녹색 고체형광광원(Solid State Fluorescence Light Source) 또는 적색 고체형광광원(Solid State Fluorescence Light Source) 중 어느 하나로 마련되고, 상기 제3 광원부는 백색 고체형광광원(Solid State Fluorescence Light Source) 또는 적색 고체형광광원(Solid State Fluorescence Light Source) 중 어느 하나로 마련될 수 있다.

상기 기술적 과제는, 본 발명에 따라, 제1 파장의 제1 여기광을 공급하는 제1 광원부와, 상기 제1 광원부로부터 공급된 상기 제1 여기광을 반사시키는 제1 이색성필터와, 상기 제1 이색성필터에 의하여 반사된 상기 제1 여기광을 선택적으로 투과시키는 여기필터와, 상기 여기필터를 통과한 상기 제1 여기광을 관찰객체 측으로 반사시키는 제2 이색성필터와, 상기 제2 이색성필터에 의해 반사된 상기 제1 여기광을 집광하여 상기 관찰객체 측으로 전달하는 대물렌즈와, 상기 관찰객체로부터 방사된 후 상기 제2 이색성필터를 통과하는 제1 방사광을 반사시키는 제3 이색성필터와, 상기 제3 이색성필터로부터 반사된 상기 제1 방사광을 선택적으로 투과시키는 제1 방사필터와, 상기 제1 방사필터를 통과하여 공급되는 상기 제1 방사광을 통해 이미지를 획득하는 제1 이미지 획득부를 포함하는 제1 광모듈; 및 상기 제1 광원부에 인접하게 배치되며 상기 제1 여기광의 진행방향과 교차하는 방향으로 제2 파장의 제2 여기광을 공급하는 제2 광원부와, 상기 제1 이색성필터 및 상기 여기필터를 통과한 뒤 상기 제2 이색성필터에 의하여 반사되고 상기 대물렌즈를 통과하여 상기 관찰객체에 조사되어 방사된 후 상기 제2 이색성필터 및 상기 제3 이색성필터를 통과한 제2 방사광을 선택적으로 투과시키는 제2 방사필터와, 상기 제2 방사필터를 통과하여 공급되는 상기 제2 방사광을 통해 이미지를 획득하는 제2 이미지 획득부를 포함하는 제2 광모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 형광영상 관측용 형광현미경에 의해서도 달성된다.

상기 제1 이미지 획득부 및 상기 제2 이미지 획득부를 통해 상기 관찰객체의 명시야(明視野) 이미지를 관찰할 수 있도록 상기 제1 광원부 및 상기 제2 광원부로부터 이격되어 상기 관찰객체에 인접하도록 배치되는 제3 광원부를 더 포함할 수 있다.

상기 여기필터 및 상기 제2 이색성필터는 듀얼 밴드패스필터로 마련될 수 있다.

상기 제1 이미지 획득부 및 상기 제2 이미지 획득부는 각각, CCD(Charge-Coupled Device) 이미지 센서 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서로 마련될 수 있다.

상기 제1 이미지 획득부 및 상기 제2 이미지 획득부는 각각, 관찰하고자 하는 형광 이미지에 대응하여 형광 이미지의 노출시간 및 형광의 세기를 독립적으로 조절할 수 있도록 마련될 수 있다.

상기 기술적 과제는, 본 발명에 따라, 제1 파장의 제1 여기광을 공급하는 제1 광원부와, 상기 제1 광원부로부터 공급된 상기 제1 여기광을 반사시키는 제1 이색성필터와, 상기 제1 이색성필터에 의하여 반사된 상기 제1 여기광을 선택적으로 투과시키는 여기필터와, 상기 여기필터를 통과한 상기 제1 여기광을 관찰객체 측으로 반사시키는 제2 이색성필터와, 상기 제2 이색성필터에 의해 반사된 상기 제1 여기광을 집광하여 상기 관찰객체 측으로 전달하는 대물렌즈와, 상기 관찰객체로부터 방사된 후 상기 제2 이색성필터를 통과하는 제1 방사광을 선택적으로 투과시키는 방사필터와, 상기 방사필터를 통과하여 공급되는 상기 제1 방사광을 통해 이미지를 획득하는 이미지 획득부를 포함하는 제1 광모듈; 및 상기 제1 광원부에 인접하게 배치되며 상기 제1 여기광의 진행방향과 교차하는 방향으로 제2 파장의 제2 여기광을 공급하는 제2 광원부와, 상기 제1 이색성필터 및 상기 여기필터를 통과한 뒤 상기 제2 이색성필터에 의하여 반사되고 상기 대물렌즈를 통과한 뒤 상기 관찰객체에 조사되어 방사된 후 상기 제2 이색성필터를 통과한 제2 방사광을 선택적으로 투과시키는 상기 방사필터와, 상기 방사필터를 통과하여 공급되는 상기 제2 방사광을 통해 이미지를 획득하는 상기 이미지 획득부를 구비하는 제2 광모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 형광영상 관측용 형광현미경에 의해서도 달성된다.

상기 멀티 형광영상 관측용 형광현미경은, 상기 이미지 획득부를 통해 상기 관찰객체의 명시야(明視野) 이미지를 관찰할 수 있도록 상기 제1 광원부 및 상기 제2 광원부로부터 이격되어 상기 관찰객체에 인접하도록 배치되는 제3 광원부를 더 포함할 수 있다.

상기 여기필터, 상기 제2 이색성필터 및 상기 방사필터는 듀얼 밴드패스필터로 마련될 수 있다.

상기 기술적 과제는, 본 발명에 따라, 서로 다른 파장의 여기광을 관찰객체 측으로 각각 조사하도록 마련되는 다수의 광원부; 상기 관찰객체로부터 각각 방사되는 방사광 중 선택된 범위의 파장을 갖는 방사광만을 각각 반사시키도록 서로 이격 배치되어 마련되는 다수의 이색성필터; 및 기계적 움직임 없이 상기 이색성필터로부터 각각 반사되는 반사광을 통해 이미지를 획득할 수 있도록 서로 이격 배치되어 마련되는 다수의 이미지 획득부를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 형광영상 관측용 형광현미경에 의해서도 달성된다.

상기 멀티 형광영상 관측용 형광현미경은, 상기 이미지 획득부를 통하여 획득된 이미지들의 좌표값을 설정하고, 상기 이미지들을 비교하여 동일한 물체의 좌표를 검출한 뒤 기준 이미지를 기준으로 하여 다른 이미지들의 좌표 오차를 계산함으로써 각 이미지별로 상기 좌표값을 각각 보정하며, 상기 보정된 좌표값을 이용하여 상기 이미지들의 유효 영역을 설정한 뒤 설정된 상기 유효 영역에 따라 각각의 이미지를 유효 영역 상의 이미지로 조정함으로써 상기 이미지들을 각각 보정하는 이미지 처리부를 더 포함할 수 있다.

상기 이색성필터는, 상대적으로 단파장의 방사광을 반사시키는 이색성필터가 상기 광원부에 보다 인접하게 배치될 수 있다.

상기 멀티 형광영상 관측용 형광현미경은, 상기 다수의 광원부를 이용하여 다수의 이미지를 획득하는 경우 상기 이미지의 밝기를 균일하게 조절하거나 상기 다수의 광원의 경로를 조절할 수 있도록 마련되는 이색성 필터를 더 포함할 수 있다.

상기 광원부는 각각, 상기 관찰객체에 대하여 일정한 각도로 경사지게 상기 여기광을 공급하며, 상기 멀티 형광영상 관측용 형광현미경은, 상기 이미지 획득부를 통해 상기 관찰객체의 명시야(明視野) 이미지를 관찰할 수 있도록 상기 광원부의 중심부에 마련되어 상기 관찰객체 측으로 백색광을 공급하는 명시야용 광원부를 더 포함할 수 있다.

상기 멀티 형광영상 관측용 형광현미경은, 상기 광원부와 상기 관찰객체 사이에 마련되어 상기 여기광을 각각 선택적으로 투과시키는 다수의 여기필터를 더 포함할 수 있다.

상기 멀티 형광영상 관측용 형광현미경은, 상기 이색성필터와 상기 이미지 획득부 사이에 각각 마련되어 상기 이색성필터로부터 반사되는 상기 반사광 중 특정 파장의 반사광만을 선택적으로 투과시키는 다수의 방사필터를 더 포함할 수 있다.

상기 이미지 획득부는, CCD(Charge-Coupled Device) 이미지 센서 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서로 마련될 수 있다.

상기 다수의 이미지 획득부는 각각, 관찰하고자 하는 형광 이미지에 대응하여 형광 이미지의 노출시간 및 형광의 세기를 독립적으로 조절할 수 있도록 마련될 수 있다.

상기 기술적 과제는, 본 발명에 따라, 다수의 광원부를 통해 조사되는 서로 다른 파장의 여기광을 이용하여 관찰객체의 이미지들을 각각 획득하는 단계; 획득된 상기 이미지들 중 제1 이미지의 외곽 영역 및 제2 이미지의 외곽 영역을 비교하여 벡터의 방향을 추출하는 단계; 및 상기 벡터의 방향을 고려하여 상기 제1 이미지를 기준으로 상기 제2 이미지를 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 형광영상 관측용 형광현미경을 이용한 형광영상의 관찰방법에 의해서도 달성된다.

상기 기술적 과제는, 본 발명에 따라, 다수의 광원부를 통해 조사되는 서로 다른 파장의 여기광을 이용하여 관찰객체의 이미지들을 각각 획득하는 단계; 획득된 상기 이미지들 중 제1 이미지의 중앙 부분을 이루는 제1 센터영역 이미지를 추출하는 단계; 획득된 상기 이미지들 중 제2 이미지의 중앙 부분을 이루는 제2 센터영역 이미지를 추출하는 단계; 상기 제1 센터영역 이미지 및 상기 제2 센터영역 이미지를 상호 비교하여 상기 제1 센터영역 이미지에 대한 상기 제2 센터영역 이미지의 X,Y 이동 값을 추출하는 단계; 및 상기 X,Y 이동 값을 이용하여 상기 제2 이미지를 이동시킴으로써 상기 제2 이미지를 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 형광영상 관측용 형광현미경을 이용한 형광영상의 관찰방법에 의해서도 달성된다.

상기 기술적 과제는, 본 발명에 따라, 서로 다른 파장의 여기광을 관찰객체 측으로 각각 조사하도록 마련되는 다수의 광원부; 상기 관찰객체로부터 각각 방사되는 방사광 중 선택된 범위의 파장을 갖는 방사광만을 각각 반사시키도록 서로 이격 배치되어 마련되는 다수의 이색성필터; 및 기계적 움직임 없이 상기 이색성필터로부터 각각 반사되는 반사광을 통해 이미지를 획득할 수 있도록 서로 이격 배치되어 마련되는 다수의 이미지 획득부; 및 상기 다수의 이미지 획득부를 통해 획득된 다수의 이미지들을 상호 비교 가능하도록 처리하는 이미지 처리부를 포함하되, 상기 이미지 처리부는, 상기 다수의 광원부를 통해 조사되는 서로 다른 파장의 여기광을 이용하여 관찰객체의 이미지들을 각각 획득하는 단계; 획득된 상기 이미지들 중 제1 이미지의 외곽 영역 및 제2 이미지의 외곽 영역을 비교하여 벡터의 방향을 추출하는 단계; 및 상기 벡터의 방향을 고려하여 상기 제1 이미지를 기준으로 상기 제2 이미지를 보정하는 단계를 거쳐 상기 다수의 이미지들을 보정하는 것을 특징으로 하는 멀티 형광영상 관측 시스템에 의해서도 달성된다.

본 발명에 의하면, 조사되는 광원부의 수에 대응되는 다수의 이미지 획득부를 포함함으로써 기계적 움직임 없이 다수의 형광영상을 간편하고 신속하게 관찰할 수 있는 멀티 형광영상 관측용 형광현미경을 제공할 수 있게 된다.

도 1은 종래의 일반적인 형광현미경의 구성을 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 형광현미경의 구성을 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 3은 도 2의 형광현미경의 제1 광모듈에 의하여 관찰객체의 이미지를 획득하는 원리를 나타낸 모식도이다.
도 4은 도 2의 형광현미경의 제2 광모듈에 의하여 관찰객체의 이미지를 획득하는 원리를 나타낸 모식도이다.
도 5는 도 2의 형광현미경의 제3 광모듈에 의하여 관찰객체의 이미지를 획득하는 원리를 나타낸 모식도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 형광현미경의 구성을 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 7은 도 6의 형광현미경의 제1 광모듈에 의하여 관찰객체의 이미지를 획득하는 원리를 나타낸 모식도이다.
도 8은 도 6의 형광현미경의 제2 광모듈에 의하여 관찰객체의 이미지를 획득하는 원리를 나타낸 모식도이다.
도 9는 도 6의 형광현미경의 제3 광원부를 사용하여 관찰객체의 이미지를 획득하는 원리를 나타낸 모식도이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 형광현미경의 구성을 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 11은 도 10의 형광현미경의 제1 광모듈에 의하여 관찰객체의 이미지를 획득하는 원리를 나타낸 모식도이다.
도 12는 도 10의 형광현미경의 제2 광모듈에 의하여 관찰객체의 이미지를 획득하는 원리를 나타낸 모식도이다.
도 13은 도 10의 형광현미경의 제3 광원부를 사용하여 관찰객체의 이미지를 획득하는 원리를 나타낸 모식도이다.
도 14는 본 발명의 제4 실시예에 따른 형광현미경의 구성을 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 15는 상측에서 바라본 도 14의 형광현미경의 광원부의 개략적인 모식도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 의한 형광영상의 관찰방법의 순서도이다.
도 17 내지 도 21은 도 16의 형광영상 관찰방법의 원리를 나타낸 개략적인 모식도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 형광현미경의 구성을 개략적으로 나타낸 모식도이며, 도 3은 도 2의 형광현미경의 제1 광모듈에 의하여 관찰객체의 이미지를 획득하는 원리를 나타낸 모식도이고, 도 4은 도 2의 형광현미경의 제2 광모듈에 의하여 관찰객체의 이미지를 획득하는 원리를 나타낸 모식도이며, 도 5는 도 2의 형광현미경의 제3 광모듈에 의하여 관찰객체의 이미지를 획득하는 원리를 나타낸 모식도이다.

이하에서, 관찰객체(C)는 형광시약을 통해 처리된 관찰의 대상, 예컨대 바이오 칩(Chip) 등을 의미한다.

이들 도면을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 형광현미경(100)은 제1 광원부(111)를 이용하여 관찰객체(C)의 이미지를 획득하는 제1 광모듈(110)과, 제2 광원부(121)를 이용하여 관찰객체(C)의 이미지를 획득하는 제2 광모듈(120)과, 관찰객체(C)의 명시야(明視野) 이미지를 얻을 수 있도록 마련되는 제3 광모듈(130)을 포함한다.

제1 광모듈(110)은 제1 광원부(111)를 사용하여 관찰객체(C)의 형광영상(이미지)를 획득하는 구성으로, 제1 여기광(L1)을 공급하는 제1 광원부(111)와, 제1 광원부(111)로부터 공급된 제1 여기광(L1)을 선택적으로 투과시키는 제1 여기필터(112)와, 제1 여기필터(112)를 통과한 제1 여기광(E1)을 관찰객체(C) 측으로 반사시키는 제1 이색성필터(113)와, 제1 여기광(E1)을 집광하여 관찰객체(C) 측으로 전달하는 대물렌즈(O)와, 제1 여기광(E1)에 의하여 관찰객체(C)로부터 방사되는 제1 방사광(EM1)을 반사시키는 제2 이색성필터(114)와, 제2 이색성필터(114)에 의하여 반사된 제1 방사광(EM1)을 선택적으로 투과시키는 제1 방사필터(115)와, 제1 방사필터(115)를 통과하여 공급되는 제1 방사광(EM1)을 이용하여 이미지를 획득하는 제1 이미지 획득부(116)를 포함한다.

여기서, 제1 광원부(111)에 의하여 공급되는 제1 여기광(L1)과, 제1 여기필터(112)를 통과한 제1 여기광(E1)과, 관찰객체(C)로부터 방사되는 제1 방사광(EM1)의 도면번호를 달리한 것은 빛의 파장의 차이를 고려한 것으로, 이하 본 발명의 각 실시예에 대한 설명에 있어서도 이와 같은 사항은 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.

제1 광원부(111)는 제1 파장(W1)의 제1 여기광(L1)을 공급하기 위한 구성이며, 본 실시예의 경우 청색 고체형광광원(Solid State Fluorescence Light Source) 특히 LED(Light Emitting Diode)를 사용하여 마련된다. LED로 마련되는 제1 광원부(111)는 일반적인 수은 또는 제논 아크형 램프에 비하여 수명이 길기 때문에 제1 광원부(111)를 교체하는 유지보수(Maintenance) 작업의 빈도 수를 줄일 수 있으며, 점등시간에 비례하여 광량이 저하되는 문제가 적으므로 제1 이미지 획득부(116)에 의해 안정된 관찰객체(C)의 이미지를 얻을 수 있고, 발열량이 작으므로 관찰객체(C)에 열변형이 생기는 현상을 방지할 수 있으며, LED 자체의 크기가 매우 작기 때문에 형광현미경(100)을 소형화할 수 있는 장점을 가진다. 물론 본 발명의 다른 실시예에 따라 제1 광원부(111)는 일반적인 수은 램프 등을 사용하여 마련될 수도 있으며 LED가 아닌 다른 고체형광광원을 사용하여 마련될 수도 있다.

제1 여기필터(112, Excitation Filter)는 제1 광원부(111)로부터 공급된 제1 여기광(L1)을 선택적으로 투과시키는 구성이며, 제1 이색성필터(113, Dichroic Filter)는 제1 여기필터(112)에 인접하게 마련되어 제1 여기필터(112)로부터 전달되는 제1 여기광(E1)을 관찰객체(C) 측으로 반사시키는 구성이다.

일반적으로 이색성필터는 단파장의 광은 반사시키며 장파장의 광은 통과시키는 역할을 하는데, 본 실시예의 제1 이색성필터(113)는 제1 여기광(E1)은 관찰객체(C) 측으로 반사시키나 관찰객체(C)로부터 방사되는 제1 여기광(E1)보다 상대적으로 긴 파장을 갖는 제1 방사광(EM1)은 그대로 통과시킴으로써 제1 이미지 획득부(116)가 관찰객체(C)의 이미지를 획득할 수 있도록 한다.

대물렌즈(O, Object Lens)는 제1 이색성필터(113)에 의해 반사되는 제1 여기광(E1)을 집광하여 관찰객체(C) 측으로 전달하는 구성이다. 제1 이색성필터(113)에 의하여 반사된 제1 여기광(E1)은 대물렌즈(O)에 의하여 집광된 후 관찰객체(C)에 조사됨으로써 관찰객체(C)의 에너지를 일시적으로 들뜬 상태(Excited State)로 만들게 되며, 관찰객체(C)는 흡수한 에너지를 다시 방출하여 안정한 상태로 돌아가면서 일정한 형광(Fluorescent Light)을 내게 된다. 이하에서 제1 여기광(E1)에 의해 관찰객체(C)로부터 발생하는 형광은 제1 방사광(EM1)이라 표현한다.

주지된 바와 같이, 제1 방사광(EM1)은 제1 여기광(E1)에 비하여 약간 '적색 방향으로' 이동된 파장을 가지게 되는데, 이러한 변화를 소위 스토크 쉬프트(Stokes Shift)라 부른다. 즉, 스토크 쉬프트에 따라 제1 방사광(EM1)은 제1 여기광(E1)에 비하여 약간 더 긴 파장을 갖게 되는바, 본 실시예와 같이 청색 LED로 마련되는 제1 광원부(111)에 의해 제1 여기광(E1)을 제공받은 관찰객체(C)는 청색광에 비해 상대적으로 긴 파장의 광, 예컨대 녹색의 제1 방사광(EM1)을 방사하게 된다.

관찰객체(C)로부터 방사되는 제1 방사광(EM1)은 대물렌즈(O) 및 제1 이색성필터(113)를 통과한 뒤 제2 이색성필터(114)에 의해 반사됨으로써 제1 이미지 획득부(116) 측으로 그 경로가 바뀌게 된다. 전술한 바와 같이, 제1 이색성필터(113)는 제1 방사광(EM1)에 비해 상대적으로 단파장을 갖는 제1 여기광(E1)은 관찰객체(C) 측으로 반사시키나 제1 여기광(E1)에 비해 상대적으로 장파장을 갖는 제1 방사광(EM1)은 그대로 통과시키는 역할을 한다.

제2 이색성필터(114)는 관찰객체(C)로부터 방사되는 제1 방사광(EM1)을 제1 이미지 획득부(116) 측으로 반사시키는 역할을 하며, 제1 방사필터(115)는 제2 이색성필터(114)와 제1 이미지 획득부(116) 사이에 마련되어 제2 이색성필터(114)에 의해 반사되는 제1 방사광(EM1)을 선택적으로 투과시킨 후 이를 다시 제1 이미지 획득부(116) 측으로 전달하는 역할을 한다.

즉, 관찰객체(C)로부터 방사되어 제2 이색성필터(114)에 의해 반사되는 제1 방사광(EM1)에는 일종의 광학적 잡음(Noise)이 섞여 있게 되므로, 제1 방사필터(115)는 이러한 광학적 잡음을 제거하고 원하는 파장의 제1 방사광(EM1) 만을 제1 이미지 획득부(116) 측으로 전달함으로써 제1 이미지 획득부(116)가 선명한 영상을 얻도록 하는데 도움을 주게 된다.

제1 이미지 획득부(116)는 제1 방사필터(115)를 통과하여 제공되는 제1 방사광(EM1)을 통해 관찰객체(C)의 이미지를 시각적으로 구현하기 위한 구성이다. 본 실시예의 제1 이미지 획득부(116)는 CCD (Charge-coupled device) 이미지 센서 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서로 마련된다.

여기서, CCD 이미지 센서는 CCD가 빛에 노출된 후 각각의 포토사이트(Photosite)에 저장된 충전 전하량(Charge)을 읽기 위해 CCD의 맨 아래 행(row)부터 한 줄씩 리드 아웃 레지스터(Read Out Register)로 정보를 복사하고, 복사된 값을 다시 증폭기(Amplifier)와 아날로그-디지탈 변환기(Alog-to-Digital Converter)를 통해 숫자로 변환함으로써 맨 아래 행부터 맨 위쪽의 행까지 차례로 읽는 방식의 이미지 센서를 말한다.

또한, CMOS 이미지 센서는 CCD 이미지 센서와 동일하게 광 다이오드를 사용하지만 제조 과정과 신호를 읽는 방법이 서로 다른 상보성 금속산화막 반도체(CMOS)를 이용한 고체 촬상 소자를 의미한다.

본 실시예의 제1 이미지 획득부(116)는 CCD 이미지 센서 또는 CMOS 이미지 센서 중 어느 것을 사용하여 마련되어도 무방하지만, 집적화의 향상 및 전력 소모 등을 고려하여 CMOS 이미지 센서를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 다만, 노이즈 레벨 및 노이즈 처리과정과, 이미지 자체의 품질을 고려할 때에는 CCD 이미지 센서를 사용하는 것이 더 바람직할 수 있으므로, 요구되는 형광현미경(100)의 사양을 고려하여 적절한 이미지 센서를 채택하도록 한다.

제1 광원부(111)에 의하여 제1 이미지 획득부(116)에서는 관찰객체(C)의 GFP(Green Fluorescent Protein) 이미지를 얻을 수 있게 된다.

한편, 제2 광모듈(120)은 제2 광원부(121)를 사용하여 관찰객체(C)의 이미지를 획득하는 구성으로, 제2 여기광(L2)을 공급하는 제2 광원부(121)와, 제2 광원부(121)로부터 공급된 제2 여기광(L2)을 선택적으로 투과시키는 제2 여기필터(122)와, 제2 여기필터(122)를 통과한 뒤 관찰객체에 조사되어 방사되는 제2 방사광(EM2)을 선택적으로 투과시키는 제2 방사필터(123)와, 제2 방사필터(123)를 통과하여 공급되는 제2 방사광(EM2)을 통해 이미지를 획득하는 제2 이미지 획득부(124)를 포함한다.

제2 광원부(121)는 제2 파장(W2)의 제2 여기광(L2)을 공급하기 위한 구성이며, 본 실시예의 경우 녹색 LED를 사용하여 마련된다. 물론, 전술한 바와 같이, 제2 광원부(121)는 일반적인 수은 램프 등을 사용하여 마련될 수도 있다. 또한, 제2 광원부(121)는 제1 광원부(111)에 비하여 상대적으로 단파장의 제2 여기광(L2)을 공급하면 충분하므로 제1 광원부(111)가 녹색 LED로 마련되는 경우에는 제2 광원부(121)는 적색 LED로 마련된다(이러한 사항은 후술하는 제2 실시예 및 제3 실시예에 있어서도 동일하다).

제2 여기필터(122)는 제2 광원부(121)로부터 공급된 제2 여기광(L2)을 선택적으로 투과시키는 구성이다. 제2 여기필터(122)를 통과한 후 관찰객체(C)에 전달되는 제2 여기광(E2)은 관찰객체(C)의 에너지를 일시적으로 들뜬 상태(Excited State)로 만들며, 관찰객체(C)는 흡수한 에너지를 다시 방출하여 안정한 상태로 돌아가면서 일정한 형광(Fluorescent Light)을 내게 된다. 이하에서 제2 여기광(E2)에 의해 관찰객체(C)로부터 발생하는 형광은 제2 방사광(EM2)이라 표현한다.

전술한 제1 광모듈(110)의 경우와 유사하게, 스토크 쉬프트에 따라 제2 방사광(EM2)은 제2 여기광(E2)에 비하여 상대적으로 긴 파장을 갖게 되는데, 본 실시예와 같이 녹색 LED로 마련되는 제2 광원부(121)에 의해 제2 여기광(E2)을 제공받은 관찰객체(C)는 녹색광에 비해 상대적으로 긴 파장의 광, 예컨대 적색 제2 방사광(EM2)을 방사하게 된다.

관찰객체(C)로부터 방사되는 제2 방사광(EM2)은 대물렌즈(O), 제1 이색성필터(113) 및 제2 이색성필터(114)를 통과한 뒤 제2 방사필터(123)에 의해 광학적 잡음이 제거된 제2 방사광(EM2)만이 제2 이미지 획득부(124) 측으로 전달된다.

제2 이미지 획득부(124)는 제1 이미지 획득부(116)와 마찬가지로 CCD 이미지 센서 또는 CMOS 이미지 센서로 마련되어 제2 방사필터(123)를 통과하여 전달된 제2 방사광(EM2)을 통해 관찰객체(C)의 RFP(Red Fluorescent Protein) 이미지를 획득하게 된다.

한편, 본 실시예의 제1 이미지 획득부(116) 및 제2 이미지 획득부(124)는 관찰하고자 하는 GFP 이미지 또는 RFP 이미지에 대응하여 노출시간이나 형광의 세기 등을 각각 조절할 수 있는 특징을 가진다. 일반적으로 형광현미경은 본 실시예의 이미지 획득부(115, 124)에 대응되는 하나의 관찰부만을 포함하고 있는바, GFP를 관찰한 후 RFP 이미지를 관찰하거나 RFP 이미지를 관찰한 후 GFP 이미지를 관찰하기 위하여 형광 이미지의 노출시간 또는 형광의 세기 등을 계속하여 조절해야만 하는 단점을 가진다. 즉, 종래의 형광현미경은 하나의 관찰부로 신호를 관찰하기 때문에 터렛(turret) 또는 리볼버(revolver) 형태로 개별조건을 계속하여 조절하면서 여러 형광을 순차적으로 보게 되지만, 본 실시예의 형광현미경(100)은 서로 독립적으로 조절될 수 있는 제1 이미지 획득부(116) 및 제2 이미지 획득부(124)를 포함하고 있으므로 GFP 이미지의 관찰조건 또는 RFP 이미지의 관찰조건을 개별적으로 조절하면서 지속적으로 이미지를 관찰할 수 있게 되는 것이다. 이러한 사항은 후술하는 본 발명의 다른 실시예에 있어서도 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.

한편, 관찰객체(C)에 조사되는 제2 여기광(E2) 중 일부는 관찰객체(C)를 그대로 통과하여 전달되는데, 이렇게 관찰객체(C)를 통과하여 전달되는 제2 여기광(E2)은 제1 이색성필터(113)를 통과한 뒤 제2 이색성필터(114)에 의해 반사되고 제1 방사필터(115)에 의해 광학적 잡음이 제거된 상태로 제1 이미지 획득부(116) 측으로 전달된다. 제1 이미지 획득부(116)에서는 이러한 제2 여기광(E2)을 통해 관찰객체(C)의 명시야(明視野, Bright Field) 이미지를 얻을 수 있게 된다. 즉, 제2 광원부(121)에 의하여 제2 이미지 획득부(124)에서는 RFP 이미지를 얻으며, 제1 이미지 획득부(116)에서는 명시야 이미지를 얻게 되는 것이다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 있어서 제2 광원부(121)는 관찰객체(C)와 평행한 방향으로 제2 여기광(L2)을 공급하도록 마련되는바 이러한 제2 여기광(L2)을 관찰객체(C) 측으로 전환하기 위한 구성이 필요해지며, 이러한 역할을 담당할 수 있도록 제3 이색성필터(125)가 추가로 마련된다.

제3 광모듈(130)은 제3 광원부(131)를 사용하여 관찰객체(C)의 명시야 이미지를 획득하는 구성으로, 제3 여기광(L3)을 공급하는 제3 광원부(131)와, 제3 이색성필터(125)의 배치방향과 직교하는 방향으로 배치되는 제4 이색성필터(132)를 포함한다.

제3 광원부(131)는 백색 LED로 마련되어 관찰객체(C) 측으로 백색 광을 조사한다. 관찰객체(C)로 조사된 백색 광은 제2 이미지 획득부(124) 측으로 그대로 직진하게 되며, 관찰자는 제2 이미지 획득부(124)를 통해 관찰객체(C)의 명시야 이미지를 관찰할 수 있게 된다. 제3 광원부에 의하여 획득되는 명시야 이미지는 일반적인 광학현미경과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.

제4 이색성필터(132)는 제2 이미지 획득부(124)에 의하여 획득되는 명시야 이미지의 밝기를 균일하게 조절할 수 있도록 제3 이색성필터(125)의 배치방향과 직교하는 방향으로 배치되는 구성이다.

제3 이색성필터(125) 만을 사용하면 제2 이미지 획득부(124)를 통해 획득되는 명시야 이미지의 밝기가 균일하지 못한 경우가 생길 수 있는바 한 쌍의 이색성필터(125, 132)를 서로 직교하도록 배치함으로써 제2 이미지 획득부(124)에 의하여 획득되는 명시야 이미지의 밝기를 균일하게 조절할 수 있도록 한다.

다만 본 실시예의 형광현미경(100)은, 전술한 바와 같이, 제2 광원부(120)를 통해서도 명시야 이미지를 얻을 수 있도록 고안되어 있는바 제3 광모듈(130)은 필요에 따라 생략될 수도 있다.

본 실시예의 형광현미경(100)은 조사되는 제1 이미지 획득부(116) 및 제2 이미지 획득부(124)를 포함함으로써 기계적 움직임 없이 다수의 형광영상을 간편하고 신속하게 관찰할 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 형광현미경의 구성을 개략적으로 나타낸 모식도이며, 도 7은 도 6의 형광현미경의 제1 광모듈에 의하여 관찰객체의 이미지를 획득하는 원리를 나타낸 모식도이고, 도 8은 도 6의 형광현미경의 제2 광모듈에 의하여 관찰객체의 이미지를 획득하는 원리를 나타낸 모식도이며, 도 9는 도 6의 형광현미경의 제3 광원부를 사용하여 관찰객체의 이미지를 획득하는 원리를 나타낸 모식도이다.

이들 도면을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 형광현미경(200)은 제1 광원부(211)를 이용하여 관찰객체(C)의 이미지를 획득하는 제1 광모듈(210)과, 제2 광원부(221)를 이용하여 관찰객체(C)의 이미지를 획득하는 제2 광모듈(220)과, 관찰객체(C)의 명시야(明視野) 이미지를 얻을 수 있도록 마련되는 제3 광원부(230)를 포함한다.

제1 광모듈(210)은 제1 광원부(211)를 이용하여 관찰객체(C)의 형광영상(이미지)를 획득하는 구성으로, 제1 파장(W1)의 제1 여기광(L1)을 공급하는 제1 광원부(211)와, 제1 광원부(211)로부터 공급된 제1 여기광(L1)을 반사시키는 제1 이색성필터(212)와, 제1 이색성필터(212)에 의해 반사된 제1 여기광(L1)을 선택적으로 투과시키는 여기필터(213)와, 여기필터(213)를 통과한 제1 여기광(E1)을 관찰객체(C) 측으로 반사시키는 제2 이색성필터(214)와, 제2 이색성필터(214)에 의해 반사된 제1 여기광(L1)을 집광하여 관찰객체(C) 측으로 전달하는 대물렌즈(O)와, 관찰객체(C)로부터 방사되는 제1 방사광(EM1)을 반사시키는 제3 이색성필터(215)와, 제3 이색성필터(215)에 의해 반사된 제1 방사광(EM1)을 선택적으로 투과시키는 제1 방사필터(216)와, 제1 방사필터(216)를 통과하여 공급되는 제1 방사광(EM1)을 통해 관찰객체(C)의 이미지를 획득하는 제1 이미지 획득부(217)를 포함한다.

또한, 제2 광모듈(220)은 제2 광원부(221)를 이용하여 관찰객체(C)의 형광영상을 획득하는 구성으로, 제2 파장(W2)의 제2 여기광(L2)을 공급하는 제2 광원부(221)와, 제1 이색성필터(212), 여기필터(213)를 통과한 뒤 제2 이색성필터(214)에 의해 반사되고 대물렌즈(O)를 통과한 뒤 관찰객체(C)에 조사되어 방사된 후 제2 이색성필터(214) 및 제3 이색성필터(215)를 통과한 제2 방사광(EM2)과 실질적으로 동일한 파장을 갖는 제2 방사광(EM2)을 선택적으로 투과시키는 제2 방사필터(222)와, 제2 방사광(EM2)을 통해 이미지를 획득하는 제2 이미지 획득부(223)를 포함한다.

여기서, 제1 광원부(211), 제3 이색성필터(215), 제1 방사필터(216), 제1 이미지 획득부(217), 제2 광원부(221), 제2 방사필터(222), 제2 이미지 획득부(223) 및 제3 광원부(230)에 관한 사항은 각각, 전술한 제1 실시예의 제1 광원부(111), 제2 이색성필터(114), 제1 방사필터(115), 제1 이미지 획득부(116), 제2 광원부(121), 제2 방사필터(123), 제2 이미지 획득부(124) 및 제3 광원부에 관한 사항과 실질적으로 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.

다만, 전술한 제1 실시예와 달리 본 실시예의 제1 광원부(211) 및 제2 광원부(221)는 상호 교차하는 방향으로 제1 여기광(L1) 및 제2 여기광(L2)을 공급할 수 있도록 서로 인접하게 배치되어 하나의 모듈로 마련되며, 제3 광원부(230)는 제1 광원부(211) 및 제2 광원부(221)와 분리되어 마련된다. 이러한 구성에 따라 관찰객체(C)의 형광영상을 얻고자 하는 경우에는 제1 광원부(211) 및 제2 광원부(221)를 순차적으로 조정하게 되며, 관찰객체(C)의 명시야 이미지를 얻고자 하는 경우에는 제3 광원부(230)만을 사용하여 간편하게 이를 얻을 수 있게 된다.

제1 이색성필터(212)는 제1 광원부(211)에 인접하게 마련되어 제1 광원부(211)로부터 공급되는 제1 여기광(L1)을 여기필터(213) 측으로 반사시키는 구성이며, 여기필터(213)는 제1 이색성필터(212)에 의해 반사된 제1 여기광(L1)을 선택적으로 투과시키는 구성이다.

특히, 본 실시예의 경우 여기필터(213)는 파장이 서로 다른 두 종류의 광만을 통과시킬 수 있도록 듀얼 밴드패스필터(Dual Band Pass Filter)로 마련된다. 즉, 여기필터(213)는 청색 광을 제공하는 제1 광원부(211)의 제1 여기광(L1)과, 녹색 광을 제공하는 제2 광원부(221)의 제2 여기광(L2)을 모두 투과시킬 수 있도록 마련되는 것이다.

마찬가지로, 본 실시예의 제2 이색성필터(214)는 제1 광원부(211)에 의해 관찰객체(C)로부터 방사되는 녹색 광인 제1 방사광(EM1)과, 제2 광원부(221)에 의해 관찰객체(C)로부터 방사되는 적색 광인 제2 방사광(EM2)을 모두 통과시킬 수 있도록 듀얼 밴드패스필터로 마련된다.

본 실시예의 형광현미경(200)을 사용하여 관찰객체(C)의 형광영상 또는 명시야 이미지를 획득하는 과정은 다음과 같다.

먼저, 관찰자는 제1 광원부(211)를 온(On) 시킴으로써 제1 광원부(211)로부터 청색 광이 조사되도록 한다. 제1 광원부(211)로부터 공급되는 제1 여기광(L1)은 제1 이색성필터(212)에 의해 반사된 후 여기필터(213)를 통과하게 되고, 여기필터(213)를 통과한 제1 여기광(E1)은 제2 이색성필터(214)에 의해 반사되어 대물렌즈(O)를 통해 집광된 후 관찰객체(C)에 조사된다. 제1 여기광(E1)을 받은 관찰객체(C)에서는 녹색 광인 제1 방사광(EM1)이 방사되며, 제1 방사광(EM1)은 대물렌즈(O) 및 제2 이색성필터(214)를 통과하여 제3 이색성필터(215)에 의해 반사되고, 제1 방사필터(216)에 의해 광학적 잡음이 제거된 후 제1 이미지 획득부(217)를 통해 형광영상(GFP)을 얻게 된다.

다음으로, 관찰자는 제1 광원부(211)를 오프(Off) 시키고 제2 광원부(221)를 온(On) 시킴으로써 제2 광원부(221)로부터 녹색 광이 조사되도록 한다. 제2 광원부(221)로부터 공급되는 제2 여기광(L2)은 제1 이색성필터(212) 및 여기필터(213)를 통과한 뒤 제2 이색성필터(214)에 의해 관찰객체(C) 측으로 반사되며, 관찰객체(C)로부터 나오는 제2 방사광(EM2)은 대물렌즈(O), 제2 이색성필터(214) 및 제3 이색성필터(215)를 통과한 뒤 제2 방사필터(222)에 의해 광학적 잡음이 제거되고 제2 이미지 획득부(223)를 통해 형광영상(RFP)을 얻게 된다.

마지막으로, 관찰자는 제2 광원부(221)를 오프(Off) 시키고 제3 광원부(230)를 온(On) 시킴으로써 제3 광원부(230)로부터 백색 광이 조사되도록 한다. 제3 광원부(230)로부터 공급되는 백색 광은 관찰객체(C), 대물렌즈(O) 및 제2 이색성필터(214)를 그대로 통과한 뒤 일부는 제3 이색성필터(215)에 의해 제1 이미지 획득부(217) 측으로 반사되고 나머지는 제3 이색성필터(215)를 그대로 통과하여 제2 이미지 획득부(223) 측으로 진행하게 된다. 관찰자는 제1 이미지 획득부(217) 및 제2 이미지 획득부(223)를 통해 관찰객체(C)의 명시야 이미지를 관찰하게 된다.

도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 형광현미경의 구성을 개략적으로 나타낸 모식도이며, 도 11은 도 10의 형광현미경의 제1 광모듈에 의하여 관찰객체의 이미지를 획득하는 원리를 나타낸 모식도이고, 도 12는 도 10의 형광현미경의 제2 광모듈에 의하여 관찰객체의 이미지를 획득하는 원리를 나타낸 모식도이며, 도 13은 도 10의 형광현미경의 제3 광원부를 사용하여 관찰객체의 이미지를 획득하는 원리를 나타낸 모식도이다.

이들 도면을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 형광현미경(300)은 제1 광원부(311)를 이용하여 관찰객체(C)의 이미지를 획득하는 제1 광모듈(310)과, 제2 광원부(321)를 이용하여 관찰객체(C)의 이미지를 획득하는 제2 광모듈(320)과, 관찰객체(C)의 명시야(明視野) 이미지를 얻을 수 있도록 마련되는 제3 광원부(330)를 포함한다.

제1 광모듈(310)은 제1 광원부(311)를 이용하여 관찰객체(C)의 형광영상(이미지)를 획득하는 구성으로, 제1 파장(W1)의 제1 여기광(L1)을 공급하는 제1 광원부(311)와, 제1 광원부(311)로부터 공급된 제1 여기광(L1)을 반사시키는 제1 이색성필터(312)와, 제1 이색성필터(312)에 의해 반사된 제1 여기광(L1)을 선택적으로 투과시키는 여기필터(313)와, 여기필터(313)를 통과한 제1 여기광(E1)을 관찰객체(C) 측으로 반사시키는 제2 이색성필터(314)와, 제2 이색성필터(314에 의해 반사된 제1 여기광(L1)을 집광하여 관찰객체(C) 측으로 전달하는 대물렌즈(O)와, 관찰객체(C)로부터 방사되는 제1 방사광(EM1)을 선택적으로 투과시키는 방사필터(315)와, 방사필터(315)를 통과하여 공급되는 제1 방사광(EM1)을 통해 이미지를 획득하는 이미지 획득부(316)를 포함한다.

또한, 제2 광모듈(320)은 제2 광원부(321)를 이용하여 관찰객체(C)의 형광영상을 획득하는 구성으로 제2 파장(W2)의 제2 여기광(L2)을 공급하는 제2 광원부(321)를 포함하며, 제3 광원부(330)는 관찰객체(C)의 명시야 이미지를 얻을 수 있도록 마련되는 구성이다.

여기서, 제1 광원부(311), 제1 이색성필터(312), 여기필터(313), 제2 이색성필터(314), 이미지 획득부(316), 제2 광원부(321) 및 제3 광원부(330)에 관한 사항은 각각, 전술한 제2 실시예의 제1 광원부(211), 제1 이색성필터(212), 여기필터(213), 제2 이색성필터(214), 제1 이미지 획득부(217), 제2 광원부(221) 및 제3 광원부(230)에 관한 사항과 실질적으로 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.

방사필터(315)는 이미지 획득부(316)에 인접하게 마련되어 제1 방사광(EM1) 및 제2 방사광(EM2)을 선택적으로 투과시키는 구성이다. 이를 위해 본 실시예의 방사필터(315)는 녹색 광인 제1 방사광(EM1)과, 적색 광인 제2 방사광(EM2)을 모두 통과시키면서도 이러한 광에 포함되어 있는 광학적 잡음을 제거할 수 있도록 듀얼 밴드패스필터로 마련된다.

즉, 방사필터(315)는 제1 방사광(EM1) 및 제2 방사광(EM2)에 포함된 광학적 잡음을 제거하면서도 관찰객체(C)의 형광영상(GFP 및 RFP)을 모두 얻을 수 있도록 하나의 듀얼 밴드패스필터로 마련되는 것이다.

기타 본 실시예의 형광현미경(300)의 사용방법에 관한 사항은 전술한 제2 실시예의 형광현미경(200)의 사용방법에 관한 사항과 실질적으로 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.

도 14는 본 발명의 제4 실시예에 따른 형광현미경의 구성을 개략적으로 나타낸 모식도이며, 도 15는 상측에서 바라본 도 14의 형광현미경의 광원부의 개략적인 모식도이다.

이들 도면을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 형광현미경(400)은 서로 다른 파장의 여기광을 관찰객체(C) 측으로 각각 조사하도록 마련되는 다수의 광원부(411, 412, 413, 414)와, 관찰객체(C)의 명시야 이미지를 얻을 수 있도록 마련되는 명시야용 광원부(415)와, 광원부(411, 412, 413, 414)로부터 제공되는 광 중 단파장의 광만을 반사시키도록 마련되는 다수의 이색성필터(421, 422, 423)와, 이색성필터(421, 422, 423)로부터 반사되는 광을 이용하여 관찰객체(C)의 형광영상을 얻도록 마련되는 다수의 이미지 획득부(431, 432, 433, 434)와, 광원부(411, 412, 413, 414)와 관찰객체(C) 사이에 마련되는 다수의 여기필터(441, 442)와, 광학적 잡음을 제거하도록 이색성필터(421, 422, 423)와 이미지 획득부(431, 432, 433, 434) 사이에 마련되는 다수의 방사필터(451, 452, 453, 454)와, 이미지 획득부(431, 432, 433, 434)에 의하여 획득된 이미지들을 조정함으로써 상호 비교 가능한 이미지로 재생산하는 이미지 처리부(미도시)를 포함한다.

광원부(411, 412, 413, 414)는 서로 다른 파장의 여기광을 관찰객체(C) 측으로 각각 조사할 수 있도록 관찰객체(C)의 상부에 마련되는 구성이다. 본 실시예의 광원부(411, 412, 413, 414)는 각각, 도 14에 도시된 바와 같이, 상호 일정간격 이격되어 R(Red)?G(Green)?B(Blue)?Y(Yellow) 색의 여기광을 관찰객체(C) 측으로 경사지게 조사하는 LED로 마련된다. 또한, 명시야용 광원부(415)는 전술한 제1 실시예 내지 제3 실시예와 동일하게 관찰객체(C)의 명시야 이미지를 얻고자 하는 경우 사용될 수 있도록 광원부(411, 412, 413, 414)의 중심부에 백색 LED를 사용하여 마련된다.

관찰자는 관찰객체(C)에 대한 GFP 또는 RFP 등의 형광영상을 얻고자 하는 경우 대응되는 광원부(411, 412, 413, 414)를 선택적으로 온(On) 시키게 되며, 관찰객체(C)의 명시야 이미지를 얻고자 하는 경우 광원부(411, 412, 413, 414)를 오프(Off) 시키고 명시야용 광원부(415)를 온(On) 시키게 된다.

한편, 이색성필터(421, 422, 423)는 광원부(411, 412, 413, 414)로부터 공급되는 광을 통해 관찰객체(C)로부터 각각 방사되는 방사광을 이미지 획득부(431, 432, 433, 434) 측으로 각각 반사시키기 위한 구성이다. 본 실시예의 경우 적색 LED로 마련되는 광원부(414)에 대응하는 이색성필터는 도면에서 생략하였다. 또한, 본 실시예의 이색성필터(421, 422, 423)는 다른 모든 실시예의 경우와 마찬가지로 광원의 광 경로를 조절하기 위해 마련되는 것이다.

이색성필터(421, 422, 423)는 단파장의 방사광을 반사시키는 이색성필터가 상대적으로 장파장의 방사광을 반사시키는 이색성필터보다 관찰객체(C) 측에 근접하여 위치하도록 서로 일정간격 이격되어 배치된다. 즉, 청색 광을 공급하는 광원부(413)에 의하여 관찰객체(C)는 녹색 방사광을 방사하게 되는데 이러한 녹색 방사광을 반사시키는 이색성필터(421)가 관찰객체(C)에 가장 근접하여 위치되도록 하는 것이다.

이미지 획득부(431, 432, 433, 434)는 이색성필터(421, 422, 423)로부터 각각 반사되는 방사광을 통해 관찰객체(C)의 형광영상을 얻을 수 있도록 서로 이격 배치되어 다수 개로 마련되는 구성이다. 본 실시예의 이미지 획득부(431, 432, 433, 434)는 전술한 제1 실시의 제1 이미지 획득부(116) 또는 제2 이미지 획득부(124)와 실질적으로 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.

또한, 여기필터(441, 442)는 광원부(411, 412, 413, 414)로부터 공급되는 여기광을 선택적으로 투과시킬 수 있도록 광원부(411, 412, 413, 414)와 관찰객체(C) 사이에 각각 마련되는 구성이며, 방사필터(451, 452, 453, 454)는 관찰객체(C)로부터 방사되는 방사광의 광학적 잡음을 없앨 수 있도록 이색성필터(421, 422, 423)와 이미지 획득부(431, 432, 433, 434) 사이에 마련되는 구성이다. 여기필터(441, 442) 및 방사필터(451, 452, 453, 454)에 관한 사항은 각각, 전술한 제1 실시예 내지 제3 실시예를 참조하면 쉽게 알 수 있으므로 자세한 설명은 생략한다.

한편, 이미지 처리부(미도시)는 이미지 획득부(431, 432, 433, 434)를 통하여 획득된 이미지들을 조정함으로써 정확한 형광영상을 얻을 수 있도록 하기 위한 일종의 소프트웨어적인 구성이다. 이미지 처리부(미도시)에서 이루어지는 이미지 처리에 관한 사항은 후술하는 본 발명의 다른 실시예인 형광영상의 관찰방법을 참조하면 쉽게 알 수 있으므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.

본 실시예의 형광현미경(400)을 사용하여 관찰객체(C)의 형광영상을 획득하는 과정은 다음과 같다.

먼저, 관찰자는 청색 LED로 마련되는 광원부(413)를 온(On) 시킴으로써 광원부(413)로부터 청색 광이 조사되도록 한다. 광원부(413)로부터 공급되는 제1 여기광(L1)은 여기필터(443)를 통과한 뒤 관찰객체(C)에 조사되며, 제1 여기광(L1)을 조사받은 관찰객체(C)에서는 녹색 방사광이 방사되어 대물렌즈(O)를 통과하게 된다.

녹색 방사광은 관찰객체(C)에 가장 근접하게 마련되는 이색성필터(421)에 의해 반사된 후 방사필터(451)를 거치며 광학적 잡음이 제거되며, 이미지 획득부(431)에서는 이러한 방사광을 이용하여 관찰객체(C)의 형광영상(GFP)을 얻게 되는 것이다.

다른 광원부(412, 413, 414)에 의하여 형광영상(RFP 등)을 얻는 원리도 이와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.

본 실시예의 형광현미경(400)은 다수의 광원부(411, 412, 413, 414)에 대응되는 수만큼의 이미지 획득부(431, 432, 433, 434)를 포함하도록 마련되어, 기계적 움직임 없이 다수의 형광영상을 간편하고 신속하게 관찰할 수 있는 장점을 가진다.

도 16은 본 발명의 일 실시예에 의한 형광영상의 관찰방법의 순서도이며, 도 17 내지 도 21은 도 16의 형광영상 관찰방법의 원리를 나타낸 개략적인 모식도이다.

본 실시예의 형광영상의 관찰방법은 전술한 제1 실시예 내지 제4 실시예의 형광현미경에 모두 적용될 수 있는 사항이며, 이하에서 형광영상의 관찰방법은 설명의 간명함을 위해 2가지의 영상(GFP 및 명시야 이미지)을 바탕으로 하여 설명하기로 한다.

도 16에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 형광영상의 관찰방법은 관찰객체의 이미지들을 각각 획득하는 단계(S11)와, 제1 이미지의 중앙 부분을 이루는 제1 센터영역 이미지를 추출하는 단계(S12)와, 제2 이미지의 중앙 부분을 이루는 제2 센터영역 이미지를 추출하는 단계(S13)와, 제1 센터영역 이미지 및 제2 센터영역 이미지를 상호 비교하여 제1 센터영역 이미지에 대한 제2 센터영역 이미지의 X,Y 이동 값을 추출하는 단계(S14)와, X,Y 이동 값을 이용하여 제2 이미지를 이동시킴으로써 제2 이미지를 보정하는 단계(S15)와, 제1 이미지의 외곽 영역 및 제2 이미지의 외곽 영역을 비교하여 벡터의 방향을 추출하는 단계(S16)와, 벡터의 방향을 고려하여 제1 이미지를 기준으로 제2 이미지를 보정하는 단계(S17)를 포함한다.

관찰객체의 이미지들을 각각 획득하는 단계(S11)는 전술한 제1 실시예 내지 제4 실시예의 형광현미경(100, 200, 300, 400)을 이용하여 관찰객체(C)의 GFP 이미지 및 명시야 이미지를 각각 획득하는 단계이다.

제1 이미지의 중앙 부분을 이루는 제1 센터영역 이미지를 추출하는 단계(S12)는 형광현미경(100, 200, 300, 400)을 통해 획득된 명시야 이미지(B1)의 중앙 부분을 추출하여 이를 단색 영상으로 변환한 뒤 필터 처리를 거쳐 제1 센터영역 이미지(C1)로 선택하는 단계이며, 제2 이미지의 중앙 부분을 이루는 제2 센터영역 이미지를 추출하는 단계(S13)는 형광현미경(100, 200, 300, 400)을 통해 획득된 GFP 이미지(G2)의 중앙 부분을 추출하여 이를 단색 영상으로 변환한 뒤 필터 처리를 거쳐 제2 센터영역 이미지(C2)로 선택하는 단계이다. 이와 같은 단계(S12, S13)를 거쳐 명시야 이미지 및 GFP 이미지는 그 중앙 영역이 상호 비교 가능한 단색 이미지로 추출 및 선택되게 된다.

제1 센터영역 이미지 및 제2 센터영역 이미지를 상호 비교하여 제1 센터영역 이미지에 대한 제2 센터영역 이미지의 X,Y 이동 값을 추출하는 단계(S14)는 제1 센터영역 이미지(C1) 및 제2 센터영역 이미지(C2)를 비교한 후 제1 센터영역 이미지(C1)에 대한 제2 센터영역 이미지(C2)의 좌표 오차 값을 파악하는 단계이다.

즉, 본 단계(S14)에서는 제1 센터영역 이미지(C1)의 어느 하나의 픽셀(C11)에 대한 좌표 값(X1, Y1)을 파악하고, 이에 대응되는 제2 센터영역 이미지(C2)의 어느 하나의 픽셀(C21)에 대한 좌표 값(X2, Y2)을 파악하여, 제1 센터영역 이미지(C1)의 픽셀(C11)에 대한 제2 센터영역 이미지(C2)의 픽셀(C21)의 좌표 오차 값(X1-X2, Y1-Y2)을 추출하게 된다. 여기서 추출된 좌표 오차 값(X1-X2, Y1-Y2)은 후술하는 X,Y 이동 값이 된다.

물론 본 단계(S14)에서는 하나의 픽셀(C11, C21) 만을 비교하는 것이 아니라 제1 센터영역 이미지(C1) 및 제2 센터영역 이미지(C2)를 구성하는 다수의 픽셀을 상호 비교하여 평균 오차 값을 찾아내는 등의 과정을 거쳐 확실성이 보장되는 X,Y 이동 값을 파악하도록 한다.

X,Y 이동 값을 이용하여 제2 이미지를 이동시킴으로써 제2 이미지를 보정하는 단계(S15)는 전 단계(S14)에서 알아낸 X,Y 이동 값을 이용하여 제2 이미지 전체를 이동시킴으로써 GFP 이미지를 명시야 이미지에 매칭시키는 단계이다. 즉, 본 단계(S15)에서는 GFP 이미지의 전체 이미지 영역 조정을 통해 GFP 이미지를 구성하는 각 픽셀이 명시야 이미지를 구성하는 각 픽셀에 가장 근사한 위치로 배치되도록 하게 된다.

제1 이미지의 외곽 영역 및 제2 이미지의 외곽 영역을 비교하여 벡터의 방향을 추출하는 단계(S16)는 전 단계(S15)를 거쳐 보정된 제2 이미지를 구성하는 각 픽셀의 위치가 제1 이미지를 구성하는 각 픽셀의 위치에 가장 근접할 수 있도록 제1 이미지 및 제2 이미지를 다시 한번 비교하는 단계이며, 벡터의 방향을 고려하여 제1 이미지를 기준으로 제2 이미지를 보정하는 단계(S17)는 전 단계(S16)를 거쳐 파악한 ㅂ벡터 방향을 고려하여 제2 이미지를 다시 한번 보정하는 단계이다.

본 단계(S16, S17)에서는 제1 이미지 및 제2 이미지의 외곽 영역들의 픽셀 값을 비교함으로써 외곽 영역들에 포함된 픽셀들의 벡터의 방향을 먼저 파악하고 이를 통해 제2 이미지를 보정하게 된다.

즉, 도 17에 도시된 바와 같이, 제1 이미지의 외곽 영역을 이루는 픽셀(P11, P12, P13, P14)과 제2 이미지의 외곽 영역을 이루는 픽셀(P21, P22, P23, P24)을 비교하여 볼 때 제2 이미지의 각 픽셀(P21, P22, P23, P24)이 제1 이미지의 각 픽셀(P11, P12, P13, P14)의 우측으로 일정한 거리만큼 편향된 경우 제1 이미지에 대한 제2 이미지의 벡터 방향은 우측 방향이 될 것이므로 제2 이미지를 좌측으로 이동(제2 이미지의 영역 조정)시킴으로써 제2 이미지의 보정을 완료하게 된다.

이에 유사하게, 도 18에 도시된 바와 같이, 제1 이미지의 외곽 영역을 이루는 픽셀(P11, P12, P13, P14)과 제2 이미지의 외곽 영역을 이루는 픽셀(P21, P22, P23, P24)을 비교하여 볼 때 제2 이미지의 각 픽셀(P21, P22, P23, P24)이 제1 이미지의 각 픽셀(P11, P12, P13, P14)에 대해 반 시계방향으로 회전된 상태라면 제1 이미지에 대한 제2 이미지의 벡터 방향은 반 시계방향이 될 것이므로 제2 이미지를 시계방향으로 이동(제2 이미지의 영역 조정)시킴으로써 제2 이미지의 보정을 완료하게 된다.

또한, 도 19에 도시된 바와 같이, 제1 이미지의 외곽 영역을 이루는 픽셀(P11, P12, P13, P14)과 제2 이미지의 외곽 영역을 이루는 픽셀(P21, P22, P23, P24)을 비교하여 볼 때 제2 이미지의 각 픽셀(P21, P22, P23, P24)이 제1 이미지의 각 픽셀(P11, P12, P13, P14)보다 각 모서리 측으로 일정한 거리만큼 편향된 경우 제1 이미지에 대한 제2 이미지의 벡터 방향은 각 모서리 방향이 될 것이므로 제2 이미지를 각 모서리의 역방향으로 이동(제2 이미지의 영역 조정)시킴으로써 제2 이미지의 보정을 완료하게 된다.

물론 필요에 따라 전술한 제1 이미지의 중앙 부분을 이루는 제1 센터영역 이미지를 추출하는 단계(S12), 제2 이미지의 중앙 부분을 이루는 제2 센터영역 이미지를 추출하는 단계(S13), 제1 센터영역 이미지 및 제2 센터영역 이미지를 상호 비교하여 제1 센터영역 이미지에 대한 제2 센터영역 이미지의 X,Y 이동 값을 추출하는 단계(S14) 및 X,Y 이동 값을 이용하여 제2 이미지를 이동시킴으로써 제2 이미지를 보정하는 단계(S15)는 생략될 수도 있다. 즉, 필요에 따라 제1 이미지 및 제2 이미지의 외곽 영역들만을 비교함으로써 제2 이미지의 보정을 마칠 수도 있는 것이다.

이와 함께 전술한 전술한 제1 이미지의 중앙 부분을 이루는 제1 센터영역 이미지를 추출하는 단계(S12), 제2 이미지의 중앙 부분을 이루는 제2 센터영역 이미지를 추출하는 단계(S13), 제1 센터영역 이미지 및 제2 센터영역 이미지를 상호 비교하여 제1 센터영역 이미지에 대한 제2 센터영역 이미지의 X,Y 이동 값을 추출하는 단계(S14) 및 X,Y 이동 값을 이용하여 제2 이미지를 이동시킴으로써 제2 이미지를 보정하는 단계(S15)는 그 자체로 독립적인 이미지의 보정방법이 될 수도 있다. 즉, 필요에 따라 제1 이미지 및 제2 이미지의 센터 영역만을 비교함으로써 제2 이미지의 보정을 마칠 수도 있는 것이다.

전술한 형광현미경(100, 200, 300, 400)은 다수의 이미지 획득부(일종의 센서)를 구비하고 있으므로, 센서의 개수가 늘어남에 따라 기계적인 공차 및 정밀도의 차이에 따라 얼라인먼트(Alignment)가 정확하게 맞기 어려운 문제점이 있는바, 본 실시예의 형광영상의 관찰방법은 이러한 문제점을 해결하기 위해 형광현미경(100, 200, 300, 400)을 통해 얻은 이미지들(GFP, RFP, 명시야 이미지)을 소프트웨어적으로 보완하여 보다 정밀한 형광영상을 얻을 수 있도록 한다.

즉, 본 실시예의 형광영상의 관찰방법에 따르면 제1 실시예 내지 제4 실시예에 의하여 획득된 이미지들(GFP, RFP, 명시야 이미지)의 얼라인먼트를 소프트웨어적으로 보상함으로써 선명하고 정확한 형광영상을 얻을 수 있게 된다.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

100 : 형광현미경 110 : 제1 광모듈
111 : 제1 광원부 112 : 제1 여기필터
113 : 제1 이색성필터 114 : 제2 이색성필터
115 : 제1 방사필터 116 : 제1 이미지 획득부
120 : 제2 광모듈 121 : 제2 광원부
122 : 제2 여기필터 123 : 제2 방사필터
124 : 제2 이미지 획득부 130 : 제3 광모듈
131 : 제3 광원부 132 : 제4 이색성필터
O : 대물렌즈 C : 관찰객체

Claims

제1 파장의 제1 여기광을 공급하는 제1 광원부와, 상기 제1 광원부로부터 공급된 상기 제1 여기광을 선택적으로 투과시키는 제1 여기필터와, 상기 제1 여기필터를 통과한 상기 제1 여기광을 관찰객체 측으로 반사시키는 제1 이색성필터와, 상기 제1 이색성필터에 의해 반사된 상기 제1 여기광을 집광하여 상기 관찰객체 측으로 전달하는 대물렌즈와, 상기 관찰객체로부터 방사되는 제1 방사광을 반사시키는 제2 이색성필터와, 상기 제2 이색성필터로부터 반사된 상기 제1 방사광을 선택적으로 투과시키는 제1 방사필터와, 상기 제1 방사필터를 통과하여 공급되는 상기 제1 방사광을 통해 이미지를 획득하는 제1 이미지 획득부를 포함하는 제1 광모듈; 및
제2 파장의 제2 여기광을 공급하는 제2 광원부와, 상기 제2 광원부로부터 공급된 상기 제2 여기광을 선택적으로 투과시키는 제2 여기필터와, 상기 제2 여기필터를 통과하여 상기 관찰객체에 조사되어 방사되며 상기 대물렌즈, 상기 제1 이색성필터 및 상기 제2 이색성필터를 통과한 제2 방사광을 선택적으로 투과시키는 제2 방사필터와, 상기 제2 방사필터를 통과하여 공급되는 상기 제2 방사광을 통해 이미지를 획득하는 제2 이미지 획득부를 구비하는 제2 광모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 형광영상 관측용 형광현미경.
제1항에 있어서,
상기 제2 광모듈은, 상기 제2 광원부 및 상기 관찰객체 사이에 개재되는 제3 이색성필터를 더 포함하고,
상기 제2 이미지 획득부를 통해 상기 관찰객체의 명시야(明視野) 이미지를 관찰할 수 있도록 상기 제2 광원부에 인접하게 마련되어 상기 관찰객체 측으로 제3 파장의 제3 여기광을 공급하는 제3 광원부와, 상기 제3 광원부 및 상기 제3 이색성필터의 사이에서 상기 제3 이색성필터의 배치방향과 직교하는 방향으로 배치되어 상기 명시야 이미지의 밝기를 균일하게 조절하는 제4 이색성필터를 구비하는 제3 광모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 형광영상 관측용 형광현미경.
제2항에 있어서,
상기 제1 광원부는 청색 고체형광광원(Solid State Fluorescence Light Source)로 마련되며,
상기 제2 광원부는 녹색 고체형광광원(Solid State Fluorescence Light Source) 또는 적색 고체형광광원(Solid State Fluorescence Light Source) 중 어느 하나로 마련되고,
상기 제3 광원부는 백색 고체형광광원(Solid State Fluorescence Light Source) 또는 적색 고체형광광원(Solid State Fluorescence Light Source) 중 어느 하나로 마련되는 것을 특징으로 하는 멀티 형광영상 관측용 형광현미경.
제1 파장의 제1 여기광을 공급하는 제1 광원부와, 상기 제1 광원부로부터 공급된 상기 제1 여기광을 반사시키는 제1 이색성필터와, 상기 제1 이색성필터에 의하여 반사된 상기 제1 여기광을 선택적으로 투과시키는 여기필터와, 상기 여기필터를 통과한 상기 제1 여기광을 관찰객체 측으로 반사시키는 제2 이색성필터와, 상기 제2 이색성필터에 의해 반사된 상기 제1 여기광을 집광하여 상기 관찰객체 측으로 전달하는 대물렌즈와, 상기 관찰객체로부터 방사된 후 상기 제2 이색성필터를 통과하는 제1 방사광을 반사시키는 제3 이색성필터와, 상기 제3 이색성필터로부터 반사된 상기 제1 방사광을 선택적으로 투과시키는 제1 방사필터와, 상기 제1 방사필터를 통과하여 공급되는 상기 제1 방사광을 통해 이미지를 획득하는 제1 이미지 획득부를 포함하는 제1 광모듈; 및
상기 제1 광원부에 인접하게 배치되며 상기 제1 여기광의 진행방향과 교차하는 방향으로 제2 파장의 제2 여기광을 공급하는 제2 광원부와, 상기 제1 이색성필터 및 상기 여기필터를 통과한 뒤 상기 제2 이색성필터에 의하여 반사되고 상기 대물렌즈를 통과하여 상기 관찰객체에 조사되어 방사된 후 상기 제2 이색성필터 및 상기 제3 이색성필터를 통과한 제2 방사광을 선택적으로 투과시키는 제2 방사필터와, 상기 제2 방사필터를 통과하여 공급되는 상기 제2 방사광을 통해 이미지를 획득하는 제2 이미지 획득부를 포함하는 제2 광모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 형광영상 관측용 형광현미경.
제4항에 있어서,
상기 제1 이미지 획득부 및 상기 제2 이미지 획득부를 통해 상기 관찰객체의 명시야(明視野) 이미지를 관찰할 수 있도록 상기 제1 광원부 및 상기 제2 광원부로부터 이격되어 상기 관찰객체에 인접하도록 배치되는 제3 광원부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 형광영상 관측용 형광현미경.
제5항에 있어서,
상기 제1 광원부는 청색 고체형광광원(Solid State Fluorescence Light Source)로 마련되며,
상기 제2 광원부는 녹색 고체형광광원(Solid State Fluorescence Light Source) 또는 적색 고체형광광원(Solid State Fluorescence Light Source) 중 어느 하나로 마련되고,
상기 제3 광원부는 백색 고체형광광원(Solid State Fluorescence Light Source) 또는 적색 고체형광광원(Solid State Fluorescence Light Source) 중 어느 하나로 마련되는 것을 특징으로 하는 멀티 형광영상 관측용 형광현미경.
제4항에 있어서,
상기 여기필터 및 상기 제2 이색성필터는 듀얼 밴드패스필터로 마련되는 것을 특징으로 하는 멀티 형광영상 관측용 형광현미경.
제1항 또는 제4항에 있어서,
상기 제1 이미지 획득부 및 상기 제2 이미지 획득부는 각각, CCD(Charge-Coupled Device) 이미지 센서 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서로 마련되는 것을 특징으로 하는 멀티 형광영상 관측용 형광현미경.
제1항 또는 제4항에 있어서,
상기 제1 이미지 획득부 및 상기 제2 이미지 획득부는 각각, 관찰하고자 하는 형광 이미지에 대응하여 형광 이미지의 노출시간 및 형광의 세기를 독립적으로 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 멀티 형광영상 관측용 형광현미경.
제1 파장의 제1 여기광을 공급하는 제1 광원부와, 상기 제1 광원부로부터 공급된 상기 제1 여기광을 반사시키는 제1 이색성필터와, 상기 제1 이색성필터에 의하여 반사된 상기 제1 여기광을 선택적으로 투과시키는 여기필터와, 상기 여기필터를 통과한 상기 제1 여기광을 관찰객체 측으로 반사시키는 제2 이색성필터와, 상기 제2 이색성필터에 의해 반사된 상기 제1 여기광을 집광하여 상기 관찰객체 측으로 전달하는 대물렌즈와, 상기 관찰객체로부터 방사된 후 상기 제2 이색성필터를 통과하는 제1 방사광을 선택적으로 투과시키는 방사필터와, 상기 방사필터를 통과하여 공급되는 상기 제1 방사광을 통해 이미지를 획득하는 이미지 획득부를 포함하는 제1 광모듈; 및
상기 제1 광원부에 인접하게 배치되며 상기 제1 여기광의 진행방향과 교차하는 방향으로 제2 파장의 제2 여기광을 공급하는 제2 광원부와, 상기 제1 이색성필터 및 상기 여기필터를 통과한 뒤 상기 제2 이색성필터에 의하여 반사되고 상기 대물렌즈를 통과한 뒤 상기 관찰객체에 조사되어 방사된 후 상기 제2 이색성필터를 통과한 제2 방사광을 선택적으로 투과시키는 상기 방사필터와, 상기 방사필터를 통과하여 공급되는 상기 제2 방사광을 통해 이미지를 획득하는 상기 이미지 획득부를 구비하는 제2 광모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 형광영상 관측용 형광현미경.
제10항에 있어서,
상기 이미지 획득부를 통해 상기 관찰객체의 명시야(明視野) 이미지를 관찰할 수 있도록 상기 제1 광원부 및 상기 제2 광원부로부터 이격되어 상기 관찰객체에 인접하도록 배치되는 제3 광원부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 형광영상 관측용 형광현미경.
제11항에 있어서,
상기 제1 광원부는 청색 고체형광광원(Solid State Fluorescence Light Source)로 마련되며,
상기 제2 광원부는 녹색 고체형광광원(Solid State Fluorescence Light Source) 또는 적색 고체형광광원(Solid State Fluorescence Light Source) 중 어느 하나로 마련되고,
상기 제3 광원부는 백색 고체형광광원(Solid State Fluorescence Light Source) 또는 적색 고체형광광원(Solid State Fluorescence Light Source) 중 어느 하나로 마련되는 것을 특징으로 하는 멀티 형광영상 관측용 형광현미경.
제10항에 있어서,
상기 여기필터, 상기 제2 이색성필터 및 상기 방사필터는 듀얼 밴드패스필터로 마련되는 것을 특징으로 하는 멀티 형광영상 관측용 형광현미경.
서로 다른 파장의 여기광을 관찰객체 측으로 각각 조사하도록 마련되는 다수의 광원부;
상기 관찰객체로부터 각각 방사되는 방사광 중 선택된 범위의 파장을 갖는 방사광만을 각각 반사시키도록 서로 이격 배치되어 마련되는 다수의 이색성필터; 및
기계적 움직임 없이 상기 이색성필터로부터 각각 반사되는 반사광을 통해 이미지를 획득할 수 있도록 서로 이격 배치되어 마련되는 다수의 이미지 획득부를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 형광영상 관측용 형광현미경.
제14항에 있어서,
상기 이미지 획득부를 통하여 획득된 이미지들의 좌표값을 설정하고, 상기 이미지들을 비교하여 동일한 물체의 좌표를 검출한 뒤 기준 이미지를 기준으로 하여 다른 이미지들의 좌표 오차를 계산함으로써 각 이미지별로 상기 좌표값을 각각 보정하며, 상기 보정된 좌표값을 이용하여 상기 이미지들의 유효 영역을 설정한 뒤 설정된 상기 유효 영역에 따라 각각의 이미지를 유효 영역 상의 이미지로 조정함으로써 상기 이미지들을 각각 보정하는 이미지 처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 형광영상 관측용 형광현미경.
제14항에 있어서,
상기 이색성필터는, 상대적으로 단파장의 방사광을 반사시키는 이색성필터가 상기 광원부에 보다 인접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 멀티 형광영상 관측용 형광현미경.
제14항에 있어서,
상기 다수의 광원부를 이용하여 다수의 이미지를 획득하는 경우 상기 이미지의 밝기를 균일하게 조절하거나 상기 다수의 광원의 경로를 조절할 수 있도록 마련되는 이색성 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 형광영상 관측용 형광현미경.
제14항에 있어서,
상기 광원부는 각각, 상기 관찰객체에 대하여 일정한 각도로 경사지게 상기 여기광을 공급하며,
상기 이미지 획득부를 통해 상기 관찰객체의 명시야(明視野) 이미지를 관찰할 수 있도록 상기 광원부의 중심부에 마련되어 상기 관찰객체 측으로 백색광을 공급하는 명시야용 광원부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 형광영상 관측용 형광현미경.
제14항에 있어서,
상기 광원부와 상기 관찰객체 사이에 마련되어 상기 여기광을 각각 선택적으로 투과시키는 다수의 여기필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 형광영상 관측용 형광현미경.
제14항에 있어서,
상기 이색성필터와 상기 이미지 획득부 사이에 각각 마련되어 상기 이색성필터로부터 반사되는 상기 반사광 중 특정 파장의 반사광만을 선택적으로 투과시키는 다수의 방사필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 형광영상 관측용 형광현미경.
제10항 또는 제14항에 있어서,
상기 이미지 획득부는, CCD(Charge-Coupled Device) 이미지 센서 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서로 마련되는 것을 특징으로 하는 멀티 형광영상 관측용 형광현미경.
제14항에 있어서,
상기 다수의 이미지 획득부는 각각, 관찰하고자 하는 형광 이미지에 대응하여 형광 이미지의 노출시간 및 형광의 세기를 독립적으로 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 멀티 형광영상 관측용 형광현미경.
다수의 광원부를 통해 조사되는 서로 다른 파장의 여기광을 이용하여 관찰객체의 이미지들을 각각 획득하는 단계;
획득된 상기 이미지들 중 제1 이미지의 외곽 영역 및 제2 이미지의 외곽 영역을 비교하여 벡터의 방향을 추출하는 단계; 및
상기 벡터의 방향을 고려하여 상기 제1 이미지를 기준으로 상기 제2 이미지를 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 형광영상 관측용 형광현미경을 이용한 형광영상의 관찰방법.
다수의 광원부를 통해 조사되는 서로 다른 파장의 여기광을 이용하여 관찰객체의 이미지들을 각각 획득하는 단계;
획득된 상기 이미지들 중 제1 이미지의 중앙 부분을 이루는 제1 센터영역 이미지를 추출하는 단계;
획득된 상기 이미지들 중 제2 이미지의 중앙 부분을 이루는 제2 센터영역 이미지를 추출하는 단계;
상기 제1 센터영역 이미지 및 상기 제2 센터영역 이미지를 상호 비교하여 상기 제1 센터영역 이미지에 대한 상기 제2 센터영역 이미지의 X,Y 이동 값을 추출하는 단계; 및
상기 X,Y 이동 값을 이용하여 상기 제2 이미지를 이동시킴으로써 상기 제2 이미지를 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 형광영상 관측용 형광현미경을 이용한 형광영상의 관찰방법.
서로 다른 파장의 여기광을 관찰객체 측으로 각각 조사하도록 마련되는 다수의 광원부;
상기 관찰객체로부터 각각 방사되는 방사광 중 선택된 범위의 파장을 갖는 방사광만을 각각 반사시키도록 서로 이격 배치되어 마련되는 다수의 이색성필터; 및
기계적 움직임 없이 상기 이색성필터로부터 각각 반사되는 반사광을 통해 이미지를 획득할 수 있도록 서로 이격 배치되어 마련되는 다수의 이미지 획득부; 및
상기 다수의 이미지 획득부를 통해 획득된 다수의 이미지들을 상호 비교 가능하도록 처리하는 이미지 처리부를 포함하되,
상기 이미지 처리부는,
상기 다수의 광원부를 통해 조사되는 서로 다른 파장의 여기광을 이용하여 관찰객체의 이미지들을 각각 획득하는 단계;
획득된 상기 이미지들 중 제1 이미지의 외곽 영역 및 제2 이미지의 외곽 영역을 비교하여 벡터의 방향을 추출하는 단계; 및
상기 벡터의 방향을 고려하여 상기 제1 이미지를 기준으로 상기 제2 이미지를 보정하는 단계를 거쳐 상기 다수의 이미지들을 보정하는 것을 특징으로 하는 멀티 형광영상 관측 시스템.