KR20160126356A - 디지털 홀로그래피 방법을 결합한 다중모드 sted 현미경시스템 - Google Patents

디지털 홀로그래피 방법을 결합한 다중모드 sted 현미경시스템 Download PDF

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KR20160126356A
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Abstract

여기파장 빔과 STED 빔을 이용하는 현미경시스템이 게시된다. 본 발명의 실시예에 따른 현미경시스템(100)은, 여기파장 빔(Excitation Beam) 발생장치(111)와 STED 빔(Stimulated Emission Depletion Beam) 발생장치(112)를 구비하는 빔 발생부(110); 여기파장 빔 발생장치(111)로부터 발생된 여기파장 빔을 DM(Dichroic Mirror, 121)을 통과시킨 후 측정대상(10)에 포커싱하고, 이와 동시에 STED 빔 발생장치(112)로부터 발생된 STED 빔을 위상마스크(PM; Phase Mask, 122) 및 DM(Dichroic Mirror, 123)을 통과시킨 후 측정대상(10)에 포커싱(Focusing)하여 측정대상(10)이 형광발광하게 하여, 측정대상(10)의 이미지 정보를 획득하는 STED(Stimulated Emission Depletion) 현미경부(120); STED 빔 발생장치(112)로부터 발생되고 형광단의 흡수파장에서 벗어난 STED 빔을 BS(Beam Splitter, 131)를 이용하여 두 경로로 나눈 후, 하나의 경로는 레퍼런스 빔(Reference Beam)으로서 측정센서(132)로 향하고, 나머지 경로는 시그널 빔(Signal Beam)으로서 측정대상(10)을 향하며, 측정대상(10)을 투과하여 광경로 변조가 발생된 시그널 빔과 레퍼런스 빔을 바탕으로 홀로그램 정보를 획득하는 디지털 홀로그래픽(Digital Holographic) 현미경부(130); 및 상기 STED현미경부(120)와 디지털 홀로그래픽 현미경부(130)를 통해 획득한 측정대상의 이미지 정보와 홀로그램 정보를 바탕으로 측정대상(10)의 이미지 정보를 복원하고 정량적 위상 정보를 산출하는 산술처리부(140);를 포함하는 것을 구성의 요지로 한다.

Description

디지털 홀로그래피 방법을 결합한 다중모드 STED 현미경시스템 {Multi Mode Stimulated Emission Depletion Microscope System Combined with Digital Holography Method }
본 발명은 현미경시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 디지털 홀로그래피 방법을 결합한 다중모드 STED 현미경시스템에 관한 것이다.
도 1에는 종래 기술에 따른 디지털 홀로그래픽 현미경의 구성을 나타내는 모식도가 도시되어 있다.
도 1을 참 종래 기술에 따른 디지털 홀로그래픽 현미경(Digital Holographic Microsocpy, DHM)은 이미지 센서(CCD 센서, CMOS 센서)를 홀로그램 입력장치로 사용하여 실시간으로 측정대상의 홀로그램 데이터를 입력받을 수 있다. 또한, 종래 기술에 따른 디지털 홀로그래픽 현미경은, 홀로그램 입력값을 수치적 회절 계산 방법을 통하여 위상 정보와 3차원 데이터를 추출할 수 있다.
디지털 홀로그래픽 현미경(Digital Holographic Microsocpy, DHM)은, 코히어런스를 확보하기 위해 레이저를 단일광원으로 활용한다.
보다 구체적으로, 단일광원 레이저를 빔스플리터(BS; Beamsplitter)를 이용하여 시그널 빔(Signal beam (S))과 레퍼런스 빔(Reference beam (R))으로 나누어 적용하?al beam (S))은 그대로 또는 콘덴서 렌즈로 집광되어 측정대상에 조사되고, 대물렌즈를 통해 상 또는 스케터링된 빛이 확대되어 튜브렌즈를 통해 또는 그대로 빔스플리터(BS; Beamsplitter)에서 앞서 갈라져 전파된 레퍼런스 빔(Reference beam (R))과 중첩되어 이미지 센서(CCD 센서, CMOS 센서)로 진행된다. 이미지 센서(CCD 센서, CMOS 센서)에서는 시그널 빔(Signal beam (S))과 레퍼런스 빔(Reference beam (R))의 간섭에 의해 홀로그램이 입력되며, 이렇게 입력된 데이터로부터 수치연산을 통해 이미지가 복원되고, 해당된 샘플에 의한 광경로차에 의한 위상정보를 계산하게 된다. 이러한 계산을 거쳐 얻은 위상이미지는 투명한 샘플에 대해 두드러진 가시적 이미지를 제공하지 못하는 일반적인 브라이트 필드(Bright field) 현미경과 달리 높은 콘트라스트(contrast, 대비)를 갖는 이미지를 제공한다.
도 2에는 종래 기술에 따른 STED(Stimulated Emission Depletion) 현미경의 구성을 나타내는 모식도가 도시되어 있다.
일반적으로 마이크로미터 이하의 공간 분해능을 위해서는 고배율 현미경을 활용하지만, 3차원 측정을 위해서는 섹셔닝(sectioning)이 가능한 공초점 현미경을 사용한다. 그러나, 측정시간이 길다는 단점이 있기에 디지털 홀로그래픽 현미경(Digital Holographic Microsocpy, DHM) 기술의 원숏(one-shot)의 장점이 부각될 수 있다.
또한 일반 현미경 중에서 형광 현미경을 활용하는 경우, 측정대상의 단백질 또는 측정대상에 형광물질을 라벨링해서 형광체의 발광만을 보는 방법을 취해야 하는데, 이를 위해서 샘플을 형광처리한다. 그러나, 디지털 홀로그래픽 현미경(Digital Holographic Microsocpy, DHM)의 경우 측정대상에 어떠한 처리를 하지 않고도 관찰이 가능하고 살아있는 세포도 볼 수 있다.
종래 기술에 따른 단점으로는 형광염료가 라벨링 되는 영역 외에는 관찰 불가하다는 것인데, 세포의 경우 세포골격과 같은 세부적인 부분을 볼 수 있지만 둘러싸고 있는 세포외형과 변형을 관찰하기 어렵다. 또한, 추가적인 형광을 이용해서 관측활용도를 높인다 하더라도 라벨링과정이 추가적으로 필요하다.
일본공개특허공보 제10-2002-228934호 (2002년 08월 14일 공개)
본 발명의 목적은, 디지털 홀로그래픽 현미경과 STED 현미경(Stimulated Emission Depletion Microscopy)으로부터 데이터를 동시에 획득하여 별도로 처리하거나 상호보완하여 융합된 형태로 처리할 수 있고, 동일한 측정대상의 동일한 부분에 대한 서로 다른 종류의 데이터를 획득할 수 있으며, 여러 종류의 측정 데이터를 확보함에 있어 소요되는 시간을 단축시킬 수 있는 통합형태의 현미경시스템을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 현미경시스템은: 여기파장 빔(Excitation Beam) 발생장치와 STED 빔(Stimulated Emission Depletion Beam) 발생장치를 구비하는 빔 발생부; 여기파장 빔 발생장치로부터 발생된 여기파장 빔을 DM(Dichroic Mirror)을 통과시킨 후 측정대상에 포커싱하고, 이와 동시에 STED 빔 발생장치로부터 발생된 STED 빔을 위상마스크(PM; Phase Mask) 및 DM(Dichroic Mirror)을 통과시킨 후 측정대상에 포커싱(Focusing)하여 측정대상이 형광발광하게 하여, 측정대상의 이미지 정보를 획득하는 STED(Stimulated Emission Depletion) 현미경부; STED 빔 발생장치로부터 발생되고 형광단의 흡수파장에서 벗어난 STED 빔을 BS(Beam Splitter)를 이용하여 두 경로로 나눈 후, 하나의 경로는 레퍼런스 빔(Reference Beam)으로서 측정센서로 향하고, 나머지 경로는 시그널 빔(Signal Beam)으로서 측정대상을 향하며, 측정대상을 투과하여 광경로 변조가 발생된 시그널 빔과 레퍼런스 빔을 바탕으로 홀로그램 정보를 획득하는 디지털 홀로그래픽(Digital Holographic) 현미경부; 및 상기 STED현미경부와 디지털 홀로그래픽 현미경부를 통해 획득한 측정대상의 이미지 정보와 홀로그램 정보를 바탕으로 측정대상의 이미지 정보를 복원하고 정량적 위상 정보를 산출하는 산술처리부;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 위상마스크(PM; Phase Mask)는 STED 빔 중앙부 빛의 세기 값이 0이 되도록, STED 빔을 도넛 형태의 빔으로 형성시킬 수 있다.
이때, 상기 위상마스크(PM; Phase Mask)는 VPP(Vortex Phase Plate) 또는 SLM(Spatial Light Modulator; 공간 빛 변조기)에 해당하는 것 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 여기파장 빔(Excitation Beam) 및 STED 빔은, CW레이저 또는 펄스레이저일 수 있다.
이 경우, 상기 펄스레이저의 펄스 값은 10 fs(femtosecond) 내지 900 ps(picoseconds)이고, 측정대상에서 발생하는 형광 디플레션(Depletion) 효과가 일어나는 영역에 대응되도록 설정될 수 있다.
또한, 상기 여기파장 빔의 펄스 값은, 측정대상에 적용되는 염료의 흡수파장에 대응되는 펄스 대역의 펄스 값일 수 있다.
또한, 상기 STED 빔 의 펄스 값은 100 ps 내지 1 ns이고, 측정대상에서 발생하는 형광 디플레션(Depletion) 효과가 일어나는 영역에 대응되도록 설정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 현미경시스템은: 측정대상을 상부에 고정시키고, 측정대상의 위치를 수평방향(X방향), 수직방향(Y방향) 및 높이방향(Z방향)으로 이동시키는 스테이지를 더 포함하는 구성일 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 현미경시스템에 따르면, 측정대상의 이미지 정보를 획득하는 STED 현미경부 및 측정대상의 홀로그램 정보를 획득하는 디지털 홀로그래픽 현미경부를 구비함으로써, 측정대상의 측정 데이터를 동시에 획득하여 별도로 처리하거나 상호보완하여 융합된 형태로 처리할 수 있다.
또한, 본 발명의 현미경시스템은 멀티모드 현미경시스템으로서, STED 현미경시스템에 기반하여 디지털 홀로그래피 방법을 적용한 현미경 즉, 디지털 홀로그래픽 현미경을 동일한 시스템 내에 추가로 구축한 것이며, 본 발명의 현미경시스템을 통해 STED 현미경의 초고해상도 공초점 이미지와 와이드필드 디지털 홀로그래피 이미지를 동일한 시스템 내에서 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 현미경시스템에 따르면, 별도의 추가 장비 필요없이 측정대상의 홀로그램 정보와 이미지 정보를 동시에 획득할 수 있어, 측정 작업에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있고, 결과적으로 측정작업에 소요되는 비용을 절감시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 현미경시스템에 따르면, 동일한 측정대상의 동일한 지점에 대한 이미지 정보와 홀로그램 정보를 동시에 획득할 수 있어, 동일한 부분에 대한 서로 다른 종류의 측정 데이터를 획득할 수 있게 되어, 종래 기술에 따른 한계를 극복할 수 있다.
또한, 본 발명의 현미경시스템에 따르면, 동일한 부분에 대한 서로 다른 종류의 측정 데이터를 획득하면서, 이와 동시에 시간의 흐름에 따른 측정 데이터의 변화를 추적 가능하다.
또한, 본 발명의 현미경시스템에 따르면, 초고해상도 형광현미경인 STED 현미경에 디지털 홀로그래픽 현미경을 애드온타입(Add-on type)으로 병합 설치함으로써 측정대상을 한번의 촬영(One-shot)으로 빠른 이미지 정보를 획득할 수 있고, 경우에 따라서는 비디오레이트(Video rate) 수준의 빠르기로 이미지 정보를 획득할 수 있으며, 측정대상의 광경로 변조(modulation) 정보를 측정하고 이를 통해 추가적인 계산으로 측정대상의 두께 또는 굴절률 정보를 획득할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 디지털 홀로그래픽 현미경의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 STED(Stimulated Emission Depletion) 현미경의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 현미경시스템을 나타내는 구성도이다.
도 4는 도 3에 도시된 현미경시스템의 위상마스크를 통과한 후 도넛 형태의 빔으로 형성된 STED 빔과 여기파장 빔이 합쳐지는 모습을 나타내는 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 현미경시스템의 STED 현미경부를 통해 획득한 측정대상의 이미지 정보와 디지털 홀로그래픽 현미경부를 이용하여 획득한 홀로그램 정보를 바탕으로 획득한 이미지 정보를 나타내는 그림이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 현미경시스템을 나타내는 구성도가 도시되어 있고, 도 4에는 도 3에 도시된 현미경시스템의 위상마스크를 통과한 후 도넛 형태의 빔으로 형성된 STED 빔과 여기파장 빔이 합쳐지는 모습을 나타내는 모식도가 도시되어 있다. 또한, 도 5에는 본 발명의 일 실시예에 따른 현미경시스템의 STED 현미경부를 통해 획득한 측정대상의 이미지 정보와 디지털 홀로그래픽 현미경부를 이용하여 획득한 홀로그램 정보를 바탕으로 획득한 이미지 정보를 나타내는 그림이 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 현미경시스템(100)은, 빔 발생부(110), STED(Stimulated Emission Depletion) 현미경부(120) 및 디지털 홀로그래픽(Digital Holographic) 현미경부(130)를 포함하는 구성일 수 있다.
구체적으로, 빔 발생부(110)는 여기파장 빔(Excitation Beam) 발생장치(111)와 STED 빔(Stimulated Emission Depletion Beam) 발생장치(112)를 포함하는 구성일 수 있다.
STED(Stimulated Emission Depletion) 현미경부(120)는, 여기파장 빔 발생장치(111)로부터 발생된 여기파장 빔을 DM(Dichroic Mirror, 121)을 통과시킨 후 측정대상(10)에 포커싱하고, 이와 동시에 STED 빔 발생장치(112)로부터 발생된 STED 빔을 위상마스크(PM; Phase Mask, 122) 및 DM(Dichroic Mirror, 123)을 통과시킨 후 측정대상(10)에 포커싱(Focusing)하여 측정대상(10)이 형광발광하게 하여, 측정대상(10)의 이미지 정보를 획득할 수 있다.
더욱 구체적으로, 여기파장 빔은 대물렌즈(objective lens)에 의해 포커싱되어 형광단(fluorophore)을 여기시키고, STED 빔은 위상마스크(PM; Phase mask)에 의해 도넛모양의 단면을 지닌 후 동일하게 렌즈에 의해 형광단에 포커싱 된다. 여기서 여기파장 빔은 형광단의 전자를 여기시켜 높은 에너지준위로 올리고, STED 빔은 여기된 에너지준위를 내리면서 방출되는 에너지가 STED 빔과 같은 파장이 방출되도록 한다. 따라서, STED 빔의 도넛모양 가운데를 제외한 나머지 영역의 형광단은 본래의 형광발광현상이 억제(depletion)되고, 가운데 국소 영역에서만 영광반응이 일어나게 된다. 결과적으로, 여기파장 빔만을 쓴 경우(공초점현미경의 경우)의 형광발광 영역보다 적은 영역의 형광발광만이 일어나기 때문에 초고해상도 형광발광이 가능하다.
디지털 홀로그래픽(Digital Holographic) 현미경부(130)는, STED 빔 발생장치(112)로부터 발생된 STED 빔을 BS(Beam Splitter, 131)를 이용하여 두 경로로 나눈 후, 하나의 경로는 레퍼런스 빔(Reference Beam)으로서 측정센서(132)로 향하고, 나머지 경로는 시그널 빔(Signal Beam)으로서 측정대상(10)을 향하며, 측정대상(10)을 투과하여 광경로 변조가 발생된 시그널 빔과 레퍼런스 빔을 바탕으로 홀로그램 정보를 획득할 수 있다.
또한, 산술처리부(140)는, STED현미경부(120)와 디지털 홀로그래픽 현미경부(130)를 통해 획득한 측정대상의 이미지 정보와 홀로그램 정보를 바탕으로 측정대상(10)의 이미지 정보를 복원하고 정량적 위상 정보를 산출할 수 있다.
상기 언급한 본 실시예에 따른 구성을 바탕으로, 이하에서는 측정대상(10)을 측정하는 과정을 상세히 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 빔 발생부(110)의 여기파장 빔 발생장치(111)에서 발생되는 여기파장 빔은, 도 3에 도시된 바와 같이 녹색 선 경로와 같이 입사된다. 또한, STED 빔은 STED 빔 발생장치(112)로부터 발생되어 빨간 선 경로와 같이 입사된다.
상기 언급한 여기파장 빔과 STED 빔은 CW레이저 또는 일반적으로 활용되는 펄스레이저일 수 있다. 펄스레이저의 경우 STED 빔의 펄스값은 100 ps 내지 1 ns 범위 내의 값이 바람직하다. 이때, 측정대상에 적용되는 형광의 디플레션(depletion)효과가 가장 두드러지는 영역에 맞도록 설정됨이 가장 바람직하다.
상기 언급한 여기파장과 STED 파장은 각각 형광염료의 흡수파장과 이에 벗어나는 파장으로 선정하되, STED 파장의 경우 형광염료의 디플리션 효과가 충분히 일어날 수 있는 파장을 선택해야 한다. 예를 들어, ATTO 647N 형광염료를 사용하는 경우에, 여기파장은 632 nm를, STED 파장은 750 nm 또는 780 nm를 사용함이 일반적이다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 여기파장 빔은 DM(Dichroic Mirror)에서 반사되어 대물렌즈를 통해 측정대상(10)에 포커싱된다.
또한, STED 빔은 위상마스크(PM; Phase Mask)를 지나면서, 도 4에 도시된 바와 같이, 가운데 빛의 세기값이 0 인 도넛형태 빔을 형성한다. 이후, DM(Dichroic Mirror)을 통해 반사된 빛은 여기파장 빔의 경로와 같이 측정대상에 포커싱되고, 도 4에 도시된 바와 같이, 형광영역에서 가운데 부분을 제외한 영역을 디플레션(depletion)하여 가운데 부분만을 형광발광하도록 한다. 이때 상기 언급한 위상마스크(PM; Phase Mask, 122)는 VPP(Vortex Phase Plate) 또는 SLM(Spatial Light Modulator; 공간 빛 변조기)에 해당하는 것 일 수 있다.
포커싱된 여기파장 빔을 통해 형광염료는 형광을 발광하여 같은 대물렌즈로 집광되어 거꾸로 진행한다. 이후, 형광파장을 투과하는 DM(Dichroic Mirror)를 지나 각종 측정센서(124)가 받는다. 이렇게 획득한 측정대상(10)의 이미지 정보는, 산술처리부(140)에 송신되어, 운용자의 의도에 따라 가공될 수 있다.
측정대상(10)이 고정된 스테이지(150)는, 측정대상(10)의 위치를 수평방향(X방향), 수직방향(Y방향) 및 높이방향(Z방향)으로 이동시킴으로써, 측정대상의 각 점의 정보를 손쉽게 검출할 수 있다.
한편, 디지털 홀로그램 데이터를 획득하기 위해, STED 빔은 위상마스크(122)를 통과하기 전에 빔 스플리터(BS; Beam Splitter, 131)를 통해 갈라져, 측정대상(10)으로 곧장 향한다. 측정대상(10)에 입사되기 전 빔 스플리터(BS; Beam Splitter, 131)를 통해 두 경로로 나뉘게 되는데, 측정센서(124)로 향하는 레퍼런스 빔(Reference beam)과 측정대상(10)을 일루미네이션(illumination) 하는 시그널 빔(Signal beam)으로 갈린다. 시그널 빔(Signal beam)은 투명한 샘플을 지나면서 광경로의 변조가 발생하게 되고, 이를 대물렌즈로 받아서 측정센서(124) 앞 빔 스플리터(BS; Beam Splitter,131)에서 레퍼런스 빔(Reference beam)과 만나 측정센서(124)에서 간섭을 통해 홀로그램을 형성한다. 이렇게 획득한 홀로그램 데이터는, 산술처리부(140)로 송신되어 수치적 방법을 통해 이미지 복원과 정량적 위상 정보 획득의 과정을 거친다.
상기 언급한 바와 같이, 산술처리부는 각 측정센서(124, 132)를 통해 획득한 데이터를 바탕으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 정량적 위상과 형광 이미지를 융합한 데이터를 획득할 수 있고, 경우에 따라서, 측정대상에 대한 다양한 종류의 측정데이터를 획득할 수 있다.
경우에 따라서, 측정대상의 동일한 부분에 대한 서로 다른 종류의 측정 데이터를 획득하면서, 이와 동시에 시간의 흐름에 따른 측정 데이터의 변화를 추적 가능하다.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
즉, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.
10: 측정대상
100: 현미경시스템
110: 빔 발생부
111: 여기파장 빔 발생장치
112: STED 빔 발생장치
120: STED(Stimulated Emission Depletion) 현미경부
121: DM(Dichroic Mirror)
122: 위상마스크(PM; Phase Mask)
123: DM(Dichroic Mirror)
124: 측정센서
130: 디지털 홀로그래픽(Digital Holographic) 현미경부
131: BS(Beam Splitter)
132: 측정센서
140: 산술처리부
150: 스테이지

Claims (8)

  1. 여기파장 빔(Excitation Beam) 발생장치(111)와 STED 빔(Stimulated Emission Depletion Beam) 발생장치(112)를 구비하는 빔 발생부(110);
    여기파장 빔 발생장치(111)로부터 발생된 여기파장 빔을 DM(Dichroic Mirror, 121)을 통과시킨 후 측정대상(10)에 포커싱하고, 이와 동시에 STED 빔 발생장치(112)로부터 발생된 STED 빔을 위상마스크(PM; Phase Mask, 122) 및 DM(Dichroic Mirror, 123)을 통과시킨 후 측정대상(10)에 포커싱(Focusing)하여 측정대상(10)이 형광발광하게 하여, 측정대상(10)의 이미지 정보를 획득하는 STED(Stimulated Emission Depletion) 현미경부(120);
    STED 빔 발생장치(112)로부터 발생되고 형광단의 흡수파장에서 벗어난 STED 빔을 BS(Beam Splitter, 131)를 이용하여 두 경로로 나눈 후, 하나의 경로는 레퍼런스 빔(Reference Beam)으로서 측정센서(132)로 향하고, 나머지 경로는 시그널 빔(Signal Beam)으로서 측정대상(10)을 향하며, 측정대상(10)을 투과하여 광경로 변조가 발생된 시그널 빔과 레퍼런스 빔을 바탕으로 홀로그램 정보를 획득하는 디지털 홀로그래픽(Digital Holographic) 현미경부(130); 및
    상기 STED현미경부(120)와 디지털 홀로그래픽 현미경부(130)를 통해 획득한 측정대상의 이미지 정보와 홀로그램 정보를 바탕으로 측정대상(10)의 이미지 정보를 복원하고 정량적 위상 정보를 산출하는 산술처리부(140);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 현미경시스템(100).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 위상마스크(PM; Phase Mask, 122)는, STED 빔 중앙부 빛의 세기 값이 0이 되도록, STED 빔을 도넛 형태의 빔으로 형성시키는 것을 특징으로 하는 현미경시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 위상마스크(PM; Phase Mask, 122)는 VPP(Vortex Phase Plate) 또는 SLM(Spatial Light Modulator; 공간 빛 변조기)에 해당하는 것을 특징으로 하는 현미경시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 여기파장 빔(Excitation Beam) 및 STED 빔은, CW레이저 또는 펄스레이저인 것을 특징으로 하는 현미경시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 펄스레이저의 펄스 값은 10 fs(femtosecond) 내지 900 ps(picoseconds)이고,
    측정대상(10)에서 발생하는 형광 디플레션(Depletion) 효과가 일어나는 영역에 대응되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 현미경시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 여기파장 빔의 펄스 값은, 측정대상(10)에 적용되는 염료의 흡수파장에 대응되는 펄스 대역의 펄스 값인 것을 특징으로 하는 현미경시스템.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 STED 빔 의 펄스 값은 100 ps 내지 1 ns이고,
    측정대상(10)에서 발생하는 형광 디플레션(Depletion) 효과가 일어나는 영역에 대응되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 현미경시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 현미경시스템(100)은:
    측정대상(10)을 상부에 고정시키고, 측정대상(10)의 위치를 수평방향(X방향), 수직방향(Y방향) 및 높이방향(Z방향)으로 이동시키는 스테이지(150)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 현미경시스템.
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