KR100263320B1 - 실물화상기용 접안렌즈 겸용 접사렌즈 유니트 - Google Patents

실물화상기용 접안렌즈 겸용 접사렌즈 유니트 Download PDF

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Abstract

일반 현미경의 접안렌즈를 대체하여 고배율을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 접사촬영시 이용될 수 있는 실물화상기용 접사렌즈 및 접안렌즈 유니트가 개시되어 있다.
이 실물화상기용 접사렌즈 및 접안렌즈 유니트는 실물화상기의 헤드부에 결합 설치되는 렌즈어댑터와; 렌즈어댑터 내에 설치되며, 유효초점거리(EFL)에 대한 후방초점거리(BFL)의 비가 조건식 BFL/EFL 〉 0.80을 만족하는 렌즈유니트와; 일단이 범용의 현미경 경통에 끼워지며, 타단이 렌즈어댑터에 결합되는 현미경 결합유니트;를 포함하여 현미경 결합유니트의 결합 유무에 따라 접안렌즈유니트 또는 접사렌즈유니트로 사용될 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.

Description

실물화상기용 접안렌즈 겸용 접사렌즈 유니트
본 발명은 물체를 확대 관찰할 수 있도록 된 실물화상기용 접안렌즈 겸용 접사렌즈유니트에 관한 것으로서, 상세하게는 일반 현미경의 접안렌즈를 대체하여 고배율을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 접사촬영시 이용될 수 있는 실물화상기용 접사렌즈 및 접안렌즈유니트에 관한 것이다.
일반적으로, 실물화상기는 전하결합소자(CCD;Charge Coupled Device)를 이용한 영상기기의 하나로 스테이지에 놓인 피사체를 CCD로 촬상하고 이를 디스플레이장치로 전송하거나 영상정보를 기록매체에 기록할 수 있도록 된 장치이다.
이 실물화상기는 스테이지에 놓인 피사체의 종류에 따라, CCD의 앞단에 설치된 비데오 카메라렌즈와, 피사체 사이에 마이크로스코프 광학계 또는 접사렌즈유니트를 설치하여 사용한다.
본 출원인은 대한민국 특허출원 제97-54206호(명칭;실물화상기)를 통하여 마이크로스코프 광학계로 범용의 현미경을 이용할 수 있도록 범용 현미경의 접안렌즈를 대체하여 채용되는 실물화상기용 접안렌즈 유니트를 제안한 바 있다.
이 실물화상기는 범용 현미경의 대물렌즈에 의해 1차 결상된 상을 상기한 접안렌즈 유니트와 실물화상기의 비데오 카메라렌즈를 이용하여 CCD에 결상시킴으로써 고배율로 확대된 상을 얻을 수 있다. 상기 접안렌즈 유니트는 대략 10배의 배율로 사용할 때에는 소형화가 가능하여 실물화상기에 접안렌즈유니트의 체결이 용이하다는 이점이 있는 반면, 범용 현미경의 배율 및 실물화상기를 이루는 렌즈유니트들의 배율이 고배율로 될 수록 필요한 광량이 많아져 조명조건을 만족시키기 어렵고, 해상도가 저하되는 문제점이 있다.
또한, 접사촬영이 필요한 경우, 별도의 접사렌즈유니트를 상기 비데오 카메라렌즈 앞단에 설치하여 촬영하였다. 이에 따라, 접사촬영과 고배율 현미경 촬영에 필요한 렌즈유니트를 별도로 구비하여야 한다는 단점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 범용 현미경의 접안렌즈를 대체하도록 실물화상기에 설치되어 물체를 고배율로 확대시킴과 아울러, 접사촬영시 이용될 수 있도록 된 실물화상기용 접안렌즈 겸용 접사렌즈 유니트를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 실물화상기용 접안렌즈 겸용 접사렌즈 유니트와 실물화상기를 보인 분리사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 렌즈유니트의 광학적 배치를 보인 도면.
도 3 내지 도 5 각각은 도 2에 도시된 렌즈유니트의 수차 특성을 보인 수차도.
〈 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 〉
10...본체 20...스탠드 30...헤드부
40...렌즈어댑터 41...제1결합부 43...제2결합부
50...현미경 결합유니트 51...제3결합부
53...삽입부 60...렌즈유니트 61...메니스커스렌즈
63...제1양볼록렌즈 65...제2양볼록렌즈 67...양오목렌즈
70...경통
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 실물화상기의 헤드부에 결합 설치되는 렌즈어댑터와; 상기 렌즈어댑터 내에 설치되며, 유효초점거리(EFL)에 대한 후방초점거리(BFL)의 비가 조건식 BFL/EFL 〉 0.80을 만족하는 렌즈유니트와; 일단이 범용의 현미경 경통에 끼워지며, 타단이 상기 렌즈어댑터에 결합되는 현미경 결합유니트;를 포함하여 상기 현미경 결합유니트의 결합 유무에 따라 접안렌즈유니트 또는 접사렌즈유니트로 사용될 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 실물화상기용 접안렌즈 겸용 접사렌즈 유니트를 상세히 설명한다.
도 1을 참조하면, 실물화상기는 본체(10)와, 상기 본체(10) 상에 거치된 스탠드(20)와, 상기 스탠드(20) 단부에 설치된 헤드부(30)를 포함하여 구성된다.
상기 본체(10)는 상기 헤드부(30)를 통해 입력된 영상신호로부터 모니터, 프로젝터 등의 표시장치에 적합한 신호를 생성하는 회로장치(미도시)와, 칼라/흑백 선택부(11)와, 외부 영상 및 음성 신호를 입력받고, 영상 및 음성신호를 출력하는 입,출력단자(13)를 포함한다. 상기 스탠드(20)는 상기 본체(10) 상에 거치되며, 상기 헤드부(30)를 회전 및 상하방향 움직임 가능하도록 지지한다. 상기 헤드부(30)는 줌 기능을 갖는 비데오 카메라 렌즈유니트(미도시)와, 피사체를 촬상하는 촬상소자(미도시)를 포함하여 입력된 피사체의 상으로부터 영상신호를 얻는다.
본 발명의 실시예에 따른 실물화상기용 접안렌즈 겸용 접사렌즈 유니트는 상기 헤드부(30)에 선택적으로 결합 설치되는 렌즈어댑터(40)와, 상기 렌즈어댑터(40) 내에 설치되며 대략 3.7배의 배율을 갖는 렌즈유니트(60)와, 일단이 범용 현미경의 접안렌즈(미도시)를 대체하여 그 경통(70)에 끼워지며 타단이 상기 렌즈어댑터(40)에 결합되는 현미경 결합유니트(50)를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 현미경 결합유니트(50)를 결합할 때에는 범용 현미경에 놓인 물체를 관찰할 수 있도록 접안렌즈유니트로 사용되고, 상기 현미경 결합유니트(50)를 제거하여 사용할 때에는 접사렌즈유니트로 사용된다.
상기 렌즈어댑터(40)는 상기 헤드부(30)의 단부(31) 외주에 형성된 나사선(31a)에 나사결합될 수 있도록 내측에 나사선(41a)이 형성된 제1결합부(41)와, 상기 현미경 결합유니트(50)와 상호 나사결합될 수 있도록 된 제2결합부(43)를 구비한다.
상기 현미경 결합유니트(50)는 상기 제2결합부(43)에 나사결합될 수 있도록 외주에 나사선이 형성된 제3결합부(51)와, 상기 경통(70) 내에 끼워질 수 있도록 소정 직경을 갖는 삽입부(53)를 가진다.
도 2를 참조하면, 상기 렌즈유니트(60)는 4매의 렌즈로 구성된다. 즉, 상기 렌즈어댑터(40) 내에 위치되며, 물체쪽으로부터 순차로 배치된 부(負)의 굴절력을 가지는 메니스커스렌즈(61)와, 정(正)의 굴절력을 가지는 제1양볼록렌즈(63)와, 정의 굴절력을 가지는 제2양볼록렌즈(65)와, 부의 굴절력을 가지는 양오목렌즈(67)를 포함하여 구성된다.
상기 제1양볼록렌즈(63)와 상기 제2양볼록렌즈(65) 사이에 주점면이 위치된다.
여기서, 상기 주점면과 상면 사이의 간격은 유효초점거리(EFL; Effective Focal Length)로 정의 되며, 상기 양오목렌즈(67)의 출사면 즉, 곡률반경 R6 를 가지는 면의 광축과 만나는 부분에서 상면 사이의 간격은 후방초점거리(BFL; Back Focal Lenght)로 정의되며, 조명조건과 해상도 문제를 감안하여 렌즈유니트(60)의 배율을 대략 3.7배로 제한하고, 렌즈유니트(60)의 전장을 최소화하기 위하여 상기 EFL에 대한 상기 BFL의 조건식은 수학식 1을 만족하는 것이 바람직하다.
BFL / EFL 〉 0.80
이와 같은 조건식을 만족하기 위한 본 발명의 렌즈유니트(60)의 일 실시예에 따른 각 렌즈들의 렌즈데이타는 표 1에 표시된 바와 같다.
곡률 [mm] 두께[mm] 굴절률 분산률
메니스커스렌즈 R1 = 140.2 d1 = 2.9 nd1 =1.62004 νd1 = 36.3
R2 = 64.5 d2 = 10.0 nd2 =1.51680 νd2 = 64.2
제1양볼록렌즈 R3 = -71.4 d3 = 0.1 - -
제2양볼록렌즈 R4 = 54.4 d4 = 9.0 nd4 =1.51680 νd4 = 64.2
R5 = -87.5 d5 = 2.5 nd5 =1.68893 νd5 = 31.16
양오목렌즈 R6 = 218.6 - - -
여기서, Ri (i=1, …, 6)는 각 렌즈의 광 입출사면의 곡률반경이고,
dk (k= 1,2,4,5)는 광축상에서의 각 렌즈의 두께이고,
d3 은 광축상에서의 이웃한 렌즈 사이의 간격이고,
ndm (m=1,2,4,5)는 각 렌즈의 굴절률이고,
νdn (n=1,2,4,5)는 각 렌즈의 분산률이다.
상기 표 1에 나타낸 바와 같이 렌즈유니트를 설계하는 경우, 상기한 EFL에 대한 BFL은 수학식 2를 만족한다.
BFL / EFL = 0.83
도 3 내지 도 5 각각은 도 2 및 표 1에 나타낸 바와 같은 렌즈 데이터를 갖는 경우의 각 수차특성을 보인 수차도이다.
도 3은 파장이 다른 광에 대한 광학계의 자오선(종) 방향으로의 구면수차를 나타낸 것이다. 즉, 0.25상면, 0.50상면, 0.75상면, 1.00상면 각각에 대하여 파장이 0.4861㎛인 광에 대한 구면수차(81), 0.5876㎛인 광에 대한 구면수차(82) 및, 0.6563㎛인 광에 대한 구면수차(83)를 도시한 것이다.
도 4는 사지탈(sagittal) 광선에 대한 비점수차(84)와, 탄젠셜(tangential) 광선에 대한 비점수차(85)를 도시한 것이며, 도 5는 퍼센트 왜곡(86)을 도시한 것이다.
상기한 바와 같이, 구성된 본 발명에 따른 실물화상기용 접안렌즈 겸용 접사렌즈 유니트는 수학식 1에 나타낸 바와 같은 조건식을 만족하도록 렌즈유니트를 설계함으로써, 범용 현미경에 놓인 물체를 확대 관찰하는 경우의 조명조건을 완화하였으며, 해상도 저하를 줄였다.
또한, 하나의 렌즈유니트를 분리 또는 결합함에 의해 범용 현미경을 이용하여 관찰할 수 있도록 범용 현미경의 접안렌즈를 대체함과 아울러, 접사렌즈로 채용할 수 있다.
또한, 상기 렌즈유니트(60)가 렌즈어댑터(40) 내에 고정 배치됨으로, 상기한 비디오 카메라 렌즈 유니트의 줌(ZOOM)비와 범용 현미경의 대물렌즈의 변배에 의해 물체의 확대배율을 조정함으로 원하는 배율로 물체를 확대시킬 수 있어서, 확대 배율을 손쉽게 알 수 있도록 한다.

Claims (3)

  1. 실물화상기의 헤드부에 결합 설치되는 렌즈어댑터와;
    상기 렌즈어댑터 내에 설치되며, 유효초점거리(EFL)에 대한 후방초점거리(BFL)의 비가 조건식 BFL/EFL 〉 0.80을 만족하는 렌즈유니트와;
    일단이 범용의 현미경 경통에 끼워지며, 타단이 상기 렌즈어댑터에 결합되는 현미경 결합유니트;를 포함하여 상기 현미경 결합유니트의 결합 유무에 따라 접안렌즈유니트 또는 접사렌즈유니트로 사용될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 실물화상기용 접안렌즈 겸용 접사렌즈 유니트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 렌즈유니트는 물체쪽으로부터 순차로 상기 렌즈어댑터 내에 배치된,
    부(負)의 굴절력을 가지는 메니스커스렌즈와;
    정(正)의 굴절력을 가지는 제1양볼록렌즈와;
    정의 굴절력을 가지는 제2양볼록렌즈와;
    부의 굴절력을 가지는 양오목렌즈;를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 실물화상기용 접안렌즈 겸용 접사렌즈 유니트.
  3. 제2항에 있어서, 상기 메니스커스렌즈, 제1 및 제2양볼록렌즈 및 양오목렌즈 각각은 아래의 표를 만족하는 것을 특징으로 하는 실물화상기용 접안렌즈 겸용 접사렌즈 유니트.
    곡률 [mm] 두께[mm] 굴절률 분산률 메니스커스렌즈 R1 = 140.2 d1 = 2.9 nd1 =1.62004 νd1 = 36.3 R2 = 64.5 d2 = 10.0 nd2 =1.51680 νd2 = 64.2 제1양볼록렌즈 R3 = -71.4 d3 = 0.1 - - 제2양볼록렌즈 R4 = 54.4 d4 = 9.0 nd4 =1.51680 νd4 = 64.2 R5 = -87.5 d5 = 2.5 nd5 =1.68893 νd5 = 31.16 양오목렌즈 R6 = 218.6 - - -
    여기서, Ri (i=1, …, 6)는 각 렌즈의 광 입출사면의 곡률반경이고,
    dk (k= 1,2,4,5)는 광축상에서의 각 렌즈의 두께이고,
    d3 은 광축상에서의 이웃한 렌즈 사이의 간격이고,
    ndm (m=1,2,4,5)는 d선에 대한 각 렌즈의 굴절률이고,
    νdn (n=1,2,4,5)는 d선에 대한 각 렌즈의 분산률이다.
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