LED 광조사 패턴 변조를 이용한 정량적 등방성 위상 영상 이미징 (Isotropic quantitative phase imaging using three-phase cosine-modulated LED illumination)

서지정보

· 발행기관 : 한국비파괴검사학회
· 수록지 정보 : 비파괴검사학회지 / 40권 / 5호 / 361 ~ 367페이지
· 저자명 : 허선웅, 송승리, 주철민

초록

LED 기반의 미분 위상차 현미경은 최소 2개의 상보적인 광조사 패턴으로 취득한 여러 개의 광세기 영상을 이용하여 투명한 시료의 정량적 위상 정보를 복원하는 영상 기술이다. 그러나 일반적인 광조사 패턴기반 위상전달함수의 비등방성 때문에 복원한 위상 정보가 정확하지 않은 문제가 있다. 본 연구는 공간주파수 상에서 복원한 위상 영상의 비등방성으로 인한 왜곡을 해결하기 위해 새로운 LED 기반 광조사 패턴을 제안한다. 이 방법은 방위각에 따라 코사인으로 변조한 패턴을 사용해 광세기 영상을 취득하고, 광모델 기반 연산을 통해서 공간주파수 상에서 방위각에 따라 균등한 응답을 보이는 위상 영상을 복원한다. 다른 방법들과 달리 단 세 번의 광세기 영상취득이 필요하고, LED 어레이를 사용해 광효율이 뛰어나고 쉽게 구현이 가능하다. 본 논문에서는 광조사 패턴의 자세한 디자인과 그에 따른 위상전달함수에 대해 자세히 설명하고, 다양한 생물학적 시료들과 보정된 타겟 영상을 통해 개선된 영상을 제시하고 입증한다.

영어초록

LED-based differential phase contrast (DPC) microscopy enables quantitative phase imaging (QPI) of transparent specimens by acquiring multiple intensity images under at least two complementary source patterns. However, the phase transfer function from the one-axis illumination exhibits an antisymmetric response with zeros along the axis of asymmetry, resulting in significant phase artifacts. This undesired response is manifested through the phase errors and non-isotropic contrast in the resultant phase images. Herein, we demonstrate a novel illumination strategy for isotropic QPI on a platform for LED-based microscopy. Our method employs azimuthally cosine (or sine)-modulated patterns, and subsequent computation with the obtained images results in an axisymmetric frequency response. Unlike other methods, our method requires the acquisition of only three images, is more light-efficient, and can be easily implemented with an LED array. In this paper, we present a detailed description of our source design and the resultant phase transfer functions. The improved image contrast and phase accuracy are demonstrated by presenting phase images of a calibration target and unstained cellular specimens.

참고자료

· 없음