KR20180033379A

KR20180033379A - 구조조명 현미경

Info

Publication number: KR20180033379A
Application number: KR1020160122453A
Authority: KR
Inventors: 서병창; 금동일
Original assignee: 재단법인대구경북과학기술원
Priority date: 2016-09-23
Filing date: 2016-09-23
Publication date: 2018-04-03
Also published as: KR101845438B1

Abstract

본 발명은, 구조조명 현미경 장치에 있어서, 외부로부터 입사되는 간섭무늬 패턴의 구조조명을 시편에 조사하고, 상기 구조조명에 의해서 변조된 주파수를 복원하여 상기 시편의 영상을 획득하는 광학계; 및 상기 구조조명이 상기 광학계가 마련된 기기의 투사 영역에 대응되도록 구조조명 경로를 변환하는 렌즈부를 포함하고, 상기 렌즈부는, 상기 광학계가 마련되는 기기의 내측 방향으로 100mm 내지 150mm 삽입된 것을 특징으로 한다.
본 발명은 광학계와, 외부광원으로부터 구조조명을 발생시키는 SLM 모듈을 호환할 수 있는 렌즈부의 추가구성을 제공하며, 이를 통해 0.45" DMD 모듈을 사용하여 구조조명 현미경 시스템의 단가가 절감되는 이점이 있다.

Description

구조조명 현미경{DEVICE FOR STRUCTURED ILLUMINATION MICROSCOPY}

본 발명은 구조조명 현미경에 관한 것으로, 특히 DMD 모듈과 호환되는 구조조명 현미경에 관한 것이다.

고집적/고정밀 장비에 의해 대량 생산되는 산업용 미세 구조물들을 정밀하게 측정하고 검사하기 위해서 현미경의 높은 공간 분해능이 요구된다. 특히, 바이오/의료 연구 분야에서는 세포 기반의 영상을 정확하게 관찰하고 판단하기 위해서 현미경의 높은 공간 분해능이 요구된다.

하지만, 일반적인 광학 현미경의 해상도는 빛이 렌즈를 통과하면서 분산되는 특성으로 인하여 회절한계 분해능에 제한되는 문제점이 있다. 게다가, 재료 및 가공기술의 발달에도 불구하고 이러한 한계를 뛰어넘지 못하고 있다.

최근 이러한 광학적 한계를 수학적, 물리적인 방법으로 극복할 수 있는 고분해능 광학 이미징 기술의 유용성과 발전 가능성에 대한 인식이 점차 증대되고 있다. 초고분해능을 구현하는 방법으로 STED(stimulated emission depletion), PALM(photoactivation localization microscopy), 그리고 fPALM(fluorescence PALM) 등과 같이 형광 여기 검출법이 사용된다. 또한, 구조조명(SIM, structured illumination microscopy) 기술은 패턴 조명을 이용하여 높은 분해능을 제공할 수 있다.

구조조명 현미경(structured illumination microscopy: SIM)은 사인파 형태의 밝고 어두운 간섭 무늬 패턴을 시편에 조명해줌으로써, 현미경의 횡방향 공간 분해능을 획기적으로 향상시키는 고분해능 현미경이다. 구조조명 현미경은 형광 인자의 특수 성질을 요구하지 않고 반사광/형광에 관계없이 적용 가능하여 산업용 및 바이오/의료용으로 활용 가능하다. 구조조명 현미경은 광학 현미경의 공간 분해능을 향상시켜 회절한계 분해능을 뛰어넘은 광학 영상 획득 기술로 평가되고 있다.

구조조명 현미경은 조명 패턴의 발생 방법에 따라, 회절 격자를 이용하거나 SLM(Spatial Light Modulator)을 이용하거나 LED array를 이용하는 것으로 구성이 분류될 수 있다. SLM은 빛의 pupil function을 조절할 수 있는 능동 소자로 위상 이동된 구조조명 영상을 획득하기 위해서 회절격자를 정밀하게 위치이동 시키고 회전시켜야 한다. 이와 관련하여, 패턴 발생기로 DMD(Digital micro Mirror Device) 소자를 사용하는 시도가 제안되고 있다.

DMD는 실리콘 웨이퍼 상에 16미크론 크기의 미세한 거울을 1미크론 간격으로 심어 이 거울을 통해 빛이 반사되는 것을 제어해 영상을 표현하는 소자이다. 발원체가 알루미늄 거울 표면에 빛을 비추면 렌즈를 통해 빛을 모은 거울이 동영상 이미지를 스캔하는 원리이다.

한편, 구조조명 현미경과 관련된 종래기술로서 한국등록특허 제10-1541610호(이하 '선행기술'이라 약칭함)는 전기적 신호를 이용하는 공간 필터를 통해 생성된 그리드 패턴을 변조하여 고해상도의 영상 정보를 획득하는 공간필터 기반의 현미경을 개시한다. 여기서, 상기 선행기술은 구조조명 현미경의 패턴 발생을 위해 DMD소자가 사용될 수 있음을 시사하고 있다. 그러나, 상기의 선행기술에서 DMD 소자를 호환시키기 위해서 구조조명 현미경을 어떻게 구성할 것인지에 대해서는 제시되지 않았다. 현재, 구조조명 현미경에 DMD 모듈을 사용한 제품은 상당히 고가로 제공되고 있다. 시중에 통상적으로 시판되는 구조조명 현미경은 1" optic 시스템으로 0.75" 또는 0.9"의 DMD 모듈과 호환되도록 제공된다. 하지만, 0.75" 또는 0.9"의 DMD 모듈이 너무 고가인 관계로 구조조명 현미경을 구매하는데 총 수천만원의 비용이 요구되는 실정이다. 이는, 현재의 구조조명 현미경은 저렴한 DMD 모듈과 호환될 수 있는 구조로 제공되지 않기 때문이다. 이에 본 출원인은 구조조명 현미경에 장착될 수 있는 변환 렌즈를 설계하여 현저히 저렴한 0.45"의 DMD 모듈과 호환될 수 있는 구조조명 현미경을 제공하고자 본 발명을 고안하게 되었다.

한국등록특허 제10-1541610호

본 발명의 목적은 0.45"DMD소자와 호환이 가능하도록 구조조명 현미경을 구성하여 현저히 절감된 단가로 공급이 가능한 구조조명 현미경을 제공하고자 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 구조조명 현미경에 있어서, 외부로부터 입사되는 간섭무늬 패턴의 구조조명을 시편에 조사하고, 상기 구조조명에 의해서 변조된 주파수를 복원하여 상기 시편의 영상을 획득하는 광학계; 및 상기 구조조명이 상기 광학계가 마련된 기기의 투사 영역에 대응되도록 구조조명 경로를 변환하는 렌즈부를 포함하고, 상기 렌즈부는, 상기 광학계가 마련되는 기기의 내측 방향으로 100mm 내지 150mm 삽입된것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 광학계는, 일측이 상기 기기의 내부로 삽입되고 타측이 상기 기기의 외부로 노출되며, 상기 타측에서 상기 구조조명을 전달받는 연결 튜브를 포함하고, 상기 렌즈부는, 상기 연결 튜브 내에 마련될 수 있다.

바람직하게, 상기 연결 튜브는, 구조조명의 패턴을 발생시키는 DMD(Digital micro Mirror Device) 소자가 포함된 SLM(Spatial Light Modulator) 모듈과 호환될 수 있다.

바람직하게, 렌즈부는, 상기 구조조명을 집광하는 제1 렌즈; 및 상기 제1 렌즈의 투과광을 상기 광학계의 투사 영역에 대응되는 평행광으로 변환하는 제2 렌즈를 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 제1 렌즈는 상기 연결 튜브의 상기 타측 방향에 마련되고, 상기 제2 렌즈는 상기 연결 튜브의 상기 일측 방향에 마련될 수 있다.

바람직하게, 상기 제1 렌즈는 상기 기기로부터 상기 연결 튜브의 상기 타측 방향으로 90mm 내지 110mm에 위치되고, 상기 제2 렌즈는 상기 기기로부터 상기 연결 튜브의 상기 일측 방향으로 100mm 내지 150mm에 위치될 수 있다.

바람직하게, 상기 제1 렌즈는 초점거리가 10mm 내지 30mm로 설계되고, 상기 제2 렌즈는 초점이 100mm 내지 150mm로 설계될 수 있다.

바람직하게, 상기 제1 렌즈는 배율이 1.0배 내지 2.5배로 설계될 수 있다.

본 발명에 따르면, 0.45"의 DMD모듈과 호환될 수 있는 렌즈부가 장착된 구조조명 현미경을 제공한다. 특히, 본 발명에 따른 구조조명 현미경은 렌즈부가 너무 깊게 또는 너무 얕게 삽입되지 않고, 종래의 1" 구조조명 현미경의 하드웨어에 결합되는 최적화된 설계조건으로 제공되어, 현미경 내측의 다른 부품과 간섭되거나 광 변환의 기능을 상실하지 않는다. 이에 따라, 구조조명 현미경에 현저히 저렴한 0.45"의 DMD 모듈을 호환시킬 수 있게 되어 종래 고가의 장비 대비 단가를 약 1/10으로 낮출 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 구조조명 현미경 시스템을 나타낸다.
도 2는 도 1의 구조조명 현미경 시스템을 구성하는 구조조명 현미경의 렌즈부 및 SLM 모듈을 나타낸다.
도 3은 도 2의 구조조명 현미경에서 렌즈부의 투사 영역을 호환하여 배율이 산출되는 것을 설명하기 위한 개념도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 렌즈부의 초점이 산출되는 것을 설명하기 위한 개념도를 나타낸다.
도 5는 도 1의 구조조명 현미경 시스템을 모의하여 제작한 연결 튜브 및 SLM 모듈의 모습을 나타낸다.

이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명이 예시적 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일 참조부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부재를 나타낸다.

본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해 질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 구조조명 현미경 시스템(1)을 나타낸다. 도 1을 참조하면, 구조조명 현미경 시스템(1)은 구조조명 현미경(10), 시편(3), CCD 카메라(5), 광원(7) 및 SLM 모듈(30)을 포함할 수 있다.

구조조명 현미경(10)은 SIM(Structured Illumination Microscopy) 촬영을 위한 광학 기기이다. 구조조명 현미경(10)은 사인파 형태의 밝고 어두운 간섭 무늬 패턴을 시편에 조명해줌으로써, 현미경의 횡방향 공간 분해능을 획기적으로 향상시키는 고분해능 현미경이다. 구조조명 현미경(10)은 형광 인자의 특수 성질을 요구하지 않고 반사광/형광에 관계없이 적용 가능하다. 구조조명 현미경(10)은 광학 현미경의 공간 분해능을 향상시켜 회절한계 분해능을 뛰어넘기 때문에 바이오/의료 연구 분야의 세포 기반 영상 관찰에 주로 이용되고 있다.

구조조명 현미경(10)은 광학계(101) 및 렌즈부(103)를 포함할 수 있다.

광학계(101)는 외부로부터 입사되는 간섭무늬 패턴의 구조조명을 시편(3)에 조사하고, 구조조명에 의해서 변조된 주파수를 복원하여 시편(3)의 영상을 획득할 수 있다. 광학계(101)는 구조조명을 입력 받기 위해서 SLM 모듈(30)과 호환될 수 있다. 광학계(101)는 현미경 내부에 시편의 영상을 획득하기 위한 광학 소자들로 구성될 수 있다. 광학계(101)로는 1"optic system이 사용될 수 있다. 본 명세서에서 표현되는 광학계(101)의 치수는 시편에 투사되는 광의 영역을 의미할 수 있다. 또한, 광학계(101)는 CCD 카메라(5)와 함께 현미경 기기 상에 마련될 수 있다. 본 명세서에서는 광학계(101)가 제공되는 하드웨어를 '기기'로 지칭한다.

일반적으로, 1"optic system의 광학계(101)는 optic의 크기를 어느 정도 조정하는 것이 가능하지만 그 범위가 극히 제한적이다. 본 실시예로, 1"optic system은 optic의 크기가 0.75"내지 1.2" 정도 조절될 수 있다. 다만, optic의 크기가 1.2" 이상이 되면 하드웨어 적으로 현미경 내부의 부품에 간섭이 일어나게 된다. 즉, 현미경의 광학계(101)는 optic system에 따라서 하드웨어적 설계가 변경되며, 이러한 이유로 구조조명 현미경(10)은 다양한 SLM 모듈(30)과 호환성이 떨어진다. 본 실시예에 따른 구조조명 현미경(10)은 저가의 SLM 모듈(30)과 호환될 수 있도록 별도의 렌즈를 하드웨어적으로 결합될 수 있도록 설계한다. 구조조명 현미경(10)의 하드웨어 특성을 고려하여 제한된 optic 크기로도 저가의 SLM 모듈(30)을 호환시킬 수 있는 본 발명의 구성은 도 2를 통해 후술한다.

광학계(101)는 연결 튜브(1011)를 포함할 수 있다. 연결 튜브(1011)는 광학계(101)가 마련되는 기기에 결합 고정될 수 있다. 연결 튜브(1011)는 광학계(101)가 마련되는 하드웨어 기기 상에 현미경의 일측을 개방하여 광을 조사받는 관으로 이해될 수 있다.

연결 튜브(1011)는 일측이 기기의 내부로 삽입되고 타측이 기기의 외부로 노출되며, 타측에서 구조조명을 전달받을 수 있다. 본 실시예에서, 연결 튜브(1011)의 삽입된 일측의 길이는 구조조명 현미경(10)의 특성상 제한될 수 밖에 없음에 주목한다. 연결 튜브(1011)는 현미경의 크기가 제한되어 있어, 장치의 제작시 현미경 내부로 삽입되는 길이가 너무 길면 전방의 다른 광학 소자와 간섭될 수 있다. 반대로, 연결 튜브(1011)의 삽입된 일측의 길이가 너무 짧으면 epi-fluorescence port 내에서 빛이 간섭 또는 반사되어 균일한 광선을 조사할 수 없게 된다. 따라서, 연결 튜브(1011)는 현미경의 대물 렌즈 또는 필터 큐브 터렛 근처까지 적절하게 삽입되어야 한다.

본 실시예에 따른 연결 튜브(1011)는 상기와 같은 제한적인 하드웨어 특성으로 후술하게 될 렌즈부(103)를 수용한다. 이에 따라, 렌즈부(103)는 구조조명 현미경(10)과 저가의 SLM 모듈(30)을 호환시킬 수 있게 된다.

렌즈부(103)는 구조조명이 광학계(101)가 마련된 기기의 투사 영역에 대응되도록 구조조명 경로를 변환할 수 있다. 렌즈부(103)는 연결 튜브(1011) 내에 마련될 수 있다. 렌즈부(103)는 제1 렌즈(1031) 및 제2 렌즈(1033)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 렌즈부(103)는 제1 렌즈(1031) 및 제2 렌즈(1033)의 특성에 따라 길이가 변경될 수 있다. 도 2는 구조조명 현미경(10)의 렌즈부(103), 연결 튜브(1011) 및 SLM 모듈(30)을 나타낸다.

도 2를 참조하면, 렌즈부(103)는 광학계(101)가 마련되는 기기의 내측 방향으로 100mm 내지 150mm 삽입될 수 있다. 연결 튜브(1011)는 전술한 바와 같이 하드웨어적 제안이 따른다. 연결 튜브(1011)의 제한 조건은 기기 내측으로 삽입되는 일측의 길이(A)가 100~150mm 범위인 것이다. 전술한 바와 같이 상기의 제한 조건은 연결 튜브(1011)의 기기 내측으로 삽입되는 부분의 길이(A)가 100mm 이하일 때, epi-fluorescence port 내에서 빛이 간섭, 반사되어 균일한 광선을 조사할 수 없게 되는 문제가 발생되기 때문이다.

연결 튜브(1011) 삽입되는 일측의 길이(A)가 150mm 이상이면 기기 내부에 연결 튜브(1011) 전방에 위치한 다른 부품과 간섭이 일어나게 되어 구조조명 현미경(10)의 활용이 불가능 할 수 있다. 따라서, 렌즈부(103) 또한 구조조명 현미경(10)의 내측 방향으로 100~150mm 범위에서 설치될 수 있도록 설계되어야 한다. 특히, 도 2에서 구조조명 현미경(10)의 내측 방향으로 100mm 내지 150mm 범위에서 설치되는 구성은 구조조명을 광학계(101)에 호환될 수 있는 평행광으로 변환시키는 제2 렌즈(1033)로 도시되었다.

제2 렌즈(1033)의 설계 조건에 적합하게 광을 전달하기 위한 제1 렌즈(1031)는 기기의 외측 방향에 마련될 수 있다. 본 명세서에서, 기기의 내측 방향으로 100mm 내지 150mm 범위에 삽입되는 렌즈부(103)의 표현은 제2 렌즈(1033)를 의미한 것으로 이해될 수 있다. 이상과 같은 조건에서 본 실시예에 따른 제1 렌즈(1031), 제2 렌즈(1033)의 설계는 하기와 같이 이루어진다.

제1 렌즈(1031)는 구조조명을 집광할 수 있다. 제1 렌즈(1031)는 구조조명을 집광하여 제2 렌즈(1033)의 초점거리상에 이미지를 생성할 수 있다. 제1 렌즈(1031)는 연결 튜브(1011)의 타측 방향에 마련될 수 있다. 본 실시예로, 제1 렌즈(1031)는 기기로부터 연결 튜브(103)의 타측 방향으로 90mm 내지 110mm에 위치될 수 있다. 보다 바람직하게, 제1 렌즈(1031)는 기기로부터 연결 튜브(103)의 타측 방향으로 50mm에 위치될 수 있다. 도 2에서 제1 렌즈(1031)가 설치될 수 있는 범위는 B로 표기되었다. 본 명세서에서, 연결 튜브(1011)의 타측 방향이란 표현은 기기 경계면으로부터 기기 외측부로 향하는 방향을 의미한다.

도 3은 구조조명 현미경(10)에서 렌즈부(103)의 투사 영역을 호환하여 배율이 산출되는 것을 설명하기 위한 개념도를 나타낸다.

도 3을 참조하면, 렌즈부(103)는 DMD 소자를 효율적으로 사용하기 위하여 제1 렌즈(1031)와 제2 렌즈(1033)를 특정 배율(m)을 갖도록 조합할 수 있다. 광학계(101)의 optic 영역의 가로-세로의 비율은 일반적으로 1:1이다. 반면, DMD 소자가 출사하는 optic 영역의 비율은 약 16:10으로 양자가 상이하다. 따라서, DMD 소자를 구조조명 현미경(101)에 최적화하기 위해서는 반사면의 각 모서리의 길이가 DMD 소자의 높이와 동일한 정사각형 형태로 제한하는 것이 타당하다. 0.45" DMD의 높이는 약 6mm 이므로 1"(25.4 mm)광학 시스템에 최대한 투사하기 위해서 배율(m)은 4배로 설계됨이 바람직하다.

다만, 본 실시예에서는 구조조명 현미경(101)의 대물렌즈의 구조 유지 및 설치를 위한 pupil diameter(PD)가 대물렌즈의 모델 및 배율에 따라 상이하므로 제1 렌즈(1031)와 제2 렌즈(1033)를 조합한 배율(m)은 1.0배 내지 2.5배가 될 수 있으며, 이는 DMD 소자와 제1 렌즈(1031)의 거리를 조정함으로 획득할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 렌즈부(103)의 초점이 산출되는 것을 설명하기 위한 개념도를 나타낸다.

도 4를 참조하면, 제1 렌즈(1031)는 단일렌즈로 구현될 수 있다. 제1 렌즈(1031)의 초점거리(f)와 초점거리 2배(2f) 사이에 DMD 소자를 포함한 SLM 모듈(30)이 존재할 수 있다. 본 실시예로, Object는 DMD 소자에서 생성된 구조조명을 나타내며, Image는 구조조명이 제1 렌즈(1031)를 통과하여 연결 튜브(1011) 내측에 만들어지는 상을 나타낸다. a는 제1 렌즈(1031)와 DMD 사이의 거리를 나타내며, b는 제1 렌즈(1031)와 이미지 사이의 거리를 나타낸다. 제1 렌즈(1031)의 배율(m)은 수식

를 만족시킬 수 있다.

또한, 제1 렌즈(1031)는 수식

와 렌즈의 초점거리(f)를 산출하기 위한 수식

와 연립하여 식

를 만족 시킬 수 있다. 특히, 본 실시예에서는 사용하기에 가장 적합한 대물렌즈를 고려하여 제1 렌즈(1031)의 배율(m)을 2로 산출하였다.

본 실시예로, 제1 렌즈(1031)는 초점이 10mm 내지 30mm로 설계될 수 있다. 보다 바람직하게, 제1 렌즈(1031)는 초점이 25mm로 설계될 수 있다.

본 실시예에서는, 현재 시중에서 저렴하게 구할 수 있는 양질의 단일 1"볼록렌즈로 산출가능한 최소 초점거리를 제1 렌즈(1031)의 초점거리(f)로 지정하고, 이를 25mm로 산출하였다. 이때, 산출되는 제1 렌즈(1031)와 DMD 사이의 거리(a)는 37.5mm이며, 제1 렌즈(1031)와 이미지 사이의 거리(b)는 75mm이다. 이때, 제1 렌즈(1031)의 초점거리(f)가 증가할 경우 a+b가 기하급수적으로 증가하게 되어 구조조명 현미경(10)의 사용이 불가능하게 된다. 제한적이지만, 제1 렌즈(1031)의 초점거리(f)는 30mm까지 사용할 수 있다. 또한, 제1 렌즈(1031)는 복합렌즈로 구성될 수 있다. 이를 통해, 더 짧은 초점거리를 구현하여 구조조명 현미경(10)의 설계상의 다양성을 이끌어 낼 수 있다.

제2 렌즈(1033)는 제1 렌즈(1031)의 투과광을 광학계(101)의 투사 영역에 대응되는 평행광으로 변환시킬 수 있다. 제2 렌즈(1033)는 연결 튜브(103)를 통하여 평행광을 기기의 대물렌즈에 도달시킬 수 있다. 제2 렌즈(1033)는 연결튜브(1011)의 일측 방향에 마련될 수 있다. 제2 렌즈(1033)는 기기로부터 연결 튜브(1011)의 일측 방향으로 100mm 내지 150mm에 위치될 수 있다. 보다 바람직하게, 제2 렌즈(1033)는 기기로부터 연결 튜브(1011)의 일측 방향으로 125mm에 위치될 수 있다.

도 2에서 제2 렌즈(1033)가 설치될 수 있는 범위는 A로 표기되었다. 본 명세서에서, 기기로부터 연결 튜브(1011)의 일측 방향은 기기 경계면으로부터 기기 내측에 삽입된 연결 튜브(1011)로 향하는 방향을 의미한다. 제2 렌즈(1033)는 초점이 100mm 내지 150mm로 설계될 수 있다. 보다 바람직하게, 제2 렌즈(1033)는 초점이 125mm로 설계될 수 있다.

제2 렌즈(1033)는 초점거리가 150mm를 넘는 경우 제2 렌즈(1033)를 설치하기 위한 연결 튜브(1011)가 기기 내측으로 너무 길어지게 되는 문제점이 발생된다. 따라서, 제2 렌즈(1033)는 초점거리가 150mm를 넘는 경우, 구조조명 현미경(10)의 다른 부품과 간섭으로 인하여 구조조명 현미경(10)의 사용이 불가능하다. 또한, 제2 렌즈(1033)의 초점거리가 100mm보다 작은 경우, epi-fluorescence port 내에서 빛이 간섭 및 반사되어 균일한 광선을 조사할 수 없게 되어 구조조명 현미경(10)의 활용이 불가능하다. 본 실시예에서는 전술한 범위를 고려하여 제2 렌즈(1033)의 초점을 125mm로 산출하였다.

SLM 모듈(30)은 광원(7)에서 출사된 빛을 구조조명으로 변경시킬 수 있다. SLM 모듈(30)은 구조조명의 패턴을 발생시키는 장치로 DMD 소자를 포함할 수 있다. 특히, 본 명세서에서는 0.45"DMD 소자를 포함한 SLM 모듈(30)을 사용할 수 있다. 종래의 구조조명 현미경(10)은 1"optic system으로 고가인 0.75", 0.9"DMD 소자만 연계될 수 있었다. 본 명세서에 개시된 구조조명 현미경(10)으로 호환될 수 있는 0.45" DMD 소자는 구조조명 현미경 시스템(1)의 제작단가를 1/10 수준으로 낮출 수 있다. 본 실시예를 통해서 구조조정 현미경 시스템(1)의 활용도 및 보급성을 향상시킬 수 있을 것이다.

이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다.

1: 구조조명 현미경 시스템
3: 시편
5: CCD 카메라
7: 광원
10: 구조조명 현미경
101: 광학계 103: 렌즈부
1011: 연결 튜브 1031: 제1 렌즈
1033: 제2 렌즈
30: SLM 모듈

Claims

외부로부터 입사되는 간섭무늬 패턴의 구조조명을 시편에 조사하고, 상기 구조조명에 의해서 변조된 주파수를 복원하여 상기 시편의 영상을 획득하는 광학계; 및
상기 구조조명이 상기 광학계가 마련된 기기의 투사 영역에 대응되도록 구조조명 경로를 변환하는 렌즈부를 포함하고,
상기 렌즈부는,
상기 광학계가 마련되는 기기의 내측 방향으로 100mm 내지 150mm 삽입된 것을 특징으로 하는 구조조명 현미경.
제 1 항에 있어서,
상기 광학계는,
일측이 상기 기기의 내부로 삽입되고 타측이 상기 기기의 외부로 노출되며, 상기 타측에서 상기 구조조명을 전달받는 연결 튜브를 포함하고,
상기 렌즈부는,
상기 연결 튜브 내에 마련된 것을 특징으로 하는 구조조명 현미경.
제 2 항에 있어서,
상기 연결 튜브는,
구조조명의 패턴을 발생시키는 DMD(Digital micro Mirror Device) 소자가 포함된 SLM(Spatial Light Modulator) 모듈과 호환되는 것을 특징으로 하는 구조조명 현미경.
제 2 항에 있어서
상기 렌즈부는,
상기 구조조명을 집광하는 제1 렌즈; 및
상기 제1 렌즈의 투과광을 상기 광학계의 투사 영역에 대응되는 평행광으로 변환하는 제2 렌즈를 포함한 것을 특징으로 하는 구조조명 현미경.
제 4 항에 있어서
상기 제1 렌즈는 상기 연결 튜브의 상기 타측 방향에 마련되고,
상기 제2 렌즈는 상기 연결 튜브의 상기 일측 방향에 마련된 것을 특징으로 하는 구조조명 현미경.
제 4 항에 있어서
상기 제1 렌즈는 상기 기기로부터 상기 연결 튜브의 상기 타측 방향으로 90mm 내지 1100mm에 위치되고,
상기 제2 렌즈는 상기 기기로부터 상기 연결 튜브의 상기 일측 방향으로 100mm 내지 150mm에 위치된 것을 특징으로 하는 구조조명 현미경.
제 4 항에 있어서,
상기 제1 렌즈는 초점이 10mm 내지 35mm로 설계되고,
상기 제2 렌즈는 초점이 100mm 내지 150mm로 설계된 것을 특징으로 하는 구조조명 현미경.
제 4 항에 있어서,
상기 제1 렌즈는 배율이 1.0배 내지 2.5배로 설계된 것을 특징으로 하는 구조조명 현미경.