마이크론 이하의 고해상도 영상을 획득할 수 있는 고해상도 광학 현미경 기술은 생명 과학, 전임상 연구 및 의로 진단에서 없어서는 안될 핵심 기술이 되었습니다. 그러나 대부분의 생체 조직은 굴절율이 다른 다양한 물질로 이루어진 복잡하고 매우 이질적인 구조로 구성되어 있습니다. 따라서 두꺼운 생체 조직을 통과하는 빛은 강한 광학 수차와 다중 산란을 겪게 되며 이는 광학 현미경의 영상 품질을 심각하게 저하시킵니다. 우리 연구실에서는 이러한 생체 표본이 주는 수차와 산란을 극복하고 표본 내 더 깊은 곳을 비침습적으로 고해상도 영상화 적응형 광학(adaptive optics, AO) 기술을 적용한 광학 현미경 개발 및 수치적인 이미지 후처리를 통한 수차 보정 이미지를 복원하는 전산기반 적응형 광학 이미징 기술을 개발하고 있습니다. 이러한 적응형 광학 기술의 작동 원리를 광학 현미경 뿐만 아니라 초음파 의료 영상에도 확장 적용하여 고해상도 영상을 획득하는 연구를 하고 있습니다.

Optical microscopy, with the ability to acquire sub-micron, high-resolution images, has become an essential modality for visualization in life science, preclinical research, and medical diagnostics. However, most biological tissues are composed of complex and highly heterogeneous structures made up of various materials with different refractive indices. Thus, thick biological tissues cause strong optical aberrations and multiple scatterings of light waves, which severely compromise the imaging quality of an optical microscope. Our group is developing adaptive optics (AO) techniques for optical microscopy to overcome the limitations caused by aberrations and multiple scattering and to improve the imaging quality at deeper depths inside biological samples. Our work includes hardware-based adaptive optics as well as computational adaptive optics techniques that reconstruct aberration-free high-resolution images through digital image post-processing.

Reflection-matrix microscope from "Laser scanning reflection-matrix microscopy for aberration-free imaging through intact mouse skull", S. Yoon et al. (2020)