KR100280310B1 - 현미경용 줌렌즈 - Google Patents
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Abstract
정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군과; 정의 굴절력을 가지는 제2렌즈군과; 부의 굴절력을 가지는 제3렌즈군과; 정의 굴절력을 가지는 제4렌즈군으로 이루어지며, 제2 렌즈군과 제3 렌즈군이 이동하여 변배를 수행하고, 다음의 조건 1.2×d0 f1 1.7×d0 (f1: 제1렌즈군의 초점 거리d0: 물체와의 거리)를 만족하는 현미경용 줌렌즈는, 실체 현미경용 4군 줌렌즈에 있어서, 제1렌즈군과 제2렌즈군의 파워를 조절하여 6배 이상의 고배율의 줌비를 가질 수 있다.
Description
제1도는 종래의 3군 방식의 현미경용 줌렌즈의 렌즈 구성도이고,
제2도는 종래의 4군 방식의 현미경용 줌렌즈의 렌즈 구성도이고,
제3도는 종래의 현미경용 줌렌즈에 따른 상결상 위치를 나타낸 도면이고,
제4도는 이 발명의 실시예에 따른 현미경용 줌렌즈의 렌즈 구성도이다.
이 발명은 현미경용 줌렌즈에 관한 것으로 더욱 상세하게 말하자면, 실체 현미경용 4군 줌렌즈에 있어서, 제1렌즈군과 제2렌즈군의 파워를 조절하여 6배 이상의 고배율의 줌비를 가지는 현미경용 줌렌즈에 관한 것이다.
첨부된 도면을 참조로 하여 종래의 현미경용 줌렌즈에 대하여 설명하면 다음과 같다.
제1도는 종래의 3군 방식의 현미경용 줌렌즈의 렌즈 구성도이고, 제2도는 종래의 4군 방식의 현미경용 줌렌즈의 렌즈 구성도이고, 제3도는 종래의 현미경용 줌렌즈에 따른 상결상 위치를 나타낸 도면이다.
실체 현미경의 대물 렌즈를 줌렌즈화하기 위해서 최근에는 캠(cam)을 사용하는 기계식 보정 방법이 사용되고 있다. 첨부한 제1도에 도시되어 있듯이 그 기본 구성은 정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군과, 부의 굴절력을 가지는 제2렌즈군과, 정의 굴절력을 가지는 제3렌즈군으로 이루어진 트리플리트 구조로 이루어진다.
캠을 사용하는 기계식 보정 방식의 실체 현미경용 줌렌즈의 구성을 트리플리트 구조로 설정하는 이유는 다음과 같다.
첫째, 변배의 가장 기본적인 구조가 정의 굴절력을 가지는 렌즈군과 부의 굴절력을 가지는 렌즈군 사이의 거리 변화로 실현 가능하기 때문이다.
둘째, 정의 굴절력을 가지는 렌즈군과 부의 굴절력을 가지는 렌즈군으로 구성된 광학계에 의해서 형성된 상은 일반적으로 배율이 높지 않고, 상의 위치를 원하는 위치까지 이동시키기 위해서는 정의 굴절력을 가지는 별도의 렌즈군이 필요하기 때문이다.
셋째, 전체 광학계가 정의 굴절력을 가지는 렌즈군과 부의 굴절력을 가지는 렌즈군으로 구성됨으로, 기본적인 굴절력 배치를 정, 부, 정의 형태로 하고, 조리개를 부의 굴절력을 가지는 렌즈군쪽으로 접근시키면 대칭성의 원리에 의하여 수차 소거가 상당히 유리해지기 때문이다.
상기와 같은 이유로 인하여 실체 현미경용 줌렌즈는 3군 방식의 트리플리트 구조를 기본으로 하며, 각 렌즈군은 첨부한 제2도에 도시되어 있듯이 접합 렌즈인 2매 1군으로 구성되는 것이 원칙이다.
실체 현미경용 줌렌즈는 사용 용도로 인하여 물체와의 거리(D)가 가까워질수록 유리해지지만 여러 가지 제약 조건 때문에 약 100mm 정도를 유지하는 것이 보통이고, 이 경우 상거리는 전체 배율에 좌우되어도 보통 200mm 정도 유지된다.
그러나, 상기한 경계 조건은 광학적으로 전체 줌 비율을 결정하기 때문에 대략 이론적으로는 한계값이 6.3배 줌 정도가 되나, 실제 실현되는 값은 수차 보정 등의 이유로 인하여 최고 4.5배 줌 정도만이 가능하다.
상기한 최대 4.5배의 줌비는 GauB 광학적인 값에서 실현가능한 정도를 산출한 것이므로, 각 렌즈군의 렌즈 매수를 증가시켜도 현실적으로 줌비율을 높이는 것은 불가능하다.
이러한 3군 방식의 한계를 극복하기 위하여 첨부한 제3도에 도시되어 있듯이 제1렌즈군을 2개의 렌즈군으로 나누어 높은 줌비를 실현한 방식이 있다.
상기 방식은 제1렌즈군과 제4렌즈군이 고정되고, 제1렌즈군 앞에 먼지 방지를 위한 카버 글래스(coverglass)가 놓일 필요가 없으며, 이동하는 렌즈군이 2개의 렌즈군이므로, 종래의 3군 방식에 있어서 카버 글래스를 제1렌즈군으로 대치하는 형상이 되어 원가의 추가 부담이 크기 않은 상태에서 고변배를 실현할 수 있다는 장점이 있다.
이러한 4군 방식의 광학계가 높은 줌비를 실현할 수 있는 것은, 첨부한 제3도에서 제1렌즈군의 초점 위치에 물체를 고정시키면 제2렌즈군의 이동에 의하여 제3렌즈군이 어느 위치에 있어도, 제3렌즈군의 물체 위치에 물상 관계를 자유로이 맞추는 것이 가능하여, 줌비율을 결정하는 제3렌즈군의 이동량을 충분히 키울 수 있기 때문이다.
따라서, 종래의 기술은 다음과 조건이 성립하게 된다.
f1 d0식(1)
f2 f1식(2)
f3 -f4, 식(3)
f4 f1/2 식(4)
상기의 f1은 제1렌즈군의 초점 거리를 나타내고, 상기 d0는 물체와의 거리, f2는 제2렌즈군의 초점 거리, f3는 제3렌즈군의 초점 거리, f4는 제4렌즈군의 초점 거리를 나타낸다.
상기의 조건식(1)은 제1렌즈군의 상거리를로 만들어 제2렌즈군으로 보내면, 제2렌즈군이 이동하여도 제2렌즈군의 물체 거리가 변화하기 않기 때문에 줌잉시에 제2렌즈군의 이동에 따라 수차 변동이 최소화되는 것을 나타낸 것이다.
상기 조건식(2)는 제1렌즈군과 제2렌즈군의 수차를 대칭의 원리에 따라 최소화시키기 위하여 파워가 유사해야 함을 나타낸 것이고, 조건식(4)는 전체 배율 조정을 위해서는 정해지는 값이지만 제4렌즈군은 배율을 높여주는 역할을 함으로, 정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군과 제2렌즈군의 합성 초검 거리가 f1/2 정도이므로 제4렌즈군의 초점 거리가 짧아야 할 필요가 있다.
그러나, 상기한 종래의 실체 현미경용 대물 렌즈에 있어서 4군 방식의 줌렌즈는, GauB 광학적으로는 주요 변배 렌즈인 제3렌즈군의 물점을 제2렌즈군으로 자유롭게 조정하여 고변배가 가능하지만, 제3렌즈군의 변배 범위는 양호한 수차 제거를 전제로 해야 하기 때문에, 상기한 조건식(1)~(4)를 만족하여도 현실적으로 6배 이상의 높은 줌비 즉, 고변배 달성이 어려운 문제점이 있다.
그러므로, 이 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 실체 현미경용 4군 줌렌즈에 있어서, 제1렌즈군과 제2렌즈군의 파워를 조절하여 6배 이상의 고줌비를 가지는 현미경용 줌렌즈를 제공하고자 하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 이 발명의 구성은,
정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군과: 정의 굴절력을 가지는 제2렌즈군과: 부의 굴절력을 가지는 제3렌즈군과: 정의 굴절력을 가지는 제4렌즈군으로 이루어지며, 상기 제2렌즈군과 제3렌즈군이 이동하여 변배를 수행하며, 다음의 조건을 만족한다.
1.2×d0 f1 1.7×d0
상기한 구성에 의하여, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
제4도는 이 발명의 실시예에 따른 현미경용 줌렌즈의 렌즈 구성도이다.
첨부한 제4도에 도시되어 있듯이 이 발명의 실시예에 따른 현미경용 줌렌즈는 정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군(Ⅰ)과: 정의 굴절력을 가지는 제2렌즈군(Ⅱ)과: 부의 굴절력을 가지는 제3렌즈군(Ⅲ)과: 정의 굴절력을 가지는 제4렌즈군(Ⅳ)으로 이루어진다.
상기 구성에 의한 이 발명의 실시예에 따른 현미경용 줌렌즈의 작용을 설명하면 다음과 같다.
종래에는 제1렌즈군(Ⅰ)과 제2렌즈군(Ⅱ)의 초점 거리가 비슷하고, 물점의 위치가 제1렌즈군(Ⅰ)의 초점 위치가 됨으로 제1렌즈군(Ⅰ)을 통과한 물체의 상은 무한원에 결상되고, 무한원에 결상된 상이 제2렌즈군(Ⅱ)을 통과하면 첨부한 제3도에 도시되어 있듯이 제2렌즈군(Ⅱ)의 위치에 관계없이 제2렌즈군(Ⅱ)의 초점 위치에 결상되게 된다.
즉, 제1렌즈군(Ⅰ)과 제2렌즈군(Ⅱ) 사이에 어떠한 배율 변화도 존재하지 않기 때문에, 전체 배율 변화 비율이 대부분 제3렌즈군(Ⅲ)에서 발생하게 됨으로, 제3렌즈군(Ⅲ)의 배율 변화비가 현실적으로 전체 시스템의 줌배율이 된다.
그러나, 상기 제1렌즈군(Ⅰ)과 2렌즈군(Ⅱ) 사이의 거리 변화에 따라 전체 줌비를 높이는 방향으로 약간의 변배가 이루어진다면, 그 비율만큼 전체 줌비가 상승되나, 제2렌즈군(Ⅱ)의 수차 변동을 야기시키기 때문에 상당한 무리가 발생하게 된다.
따라서, 제1렌즈군(Ⅰ)과 제2렌즈군(Ⅱ)의 합성 배율이 축소되는 방향으로 조정을 하면, 그 축소되는 양만큼 수차 보정이 용이해지기 때문에 기본적으로는 줌잉에 따라 수차 변동이 발생하지만 수차량을 종래에 비하여 상당히 감소시킬 수 있다.
이 발명의 실시예에 따른 현미경용 줌렌즈는 다음과 같은 조건을 만족하여 이루어진다.
1.2×d0 f1 1.7×d0식(5)
0.45×f1 f2 0.7×f1식(6)
1/3×(1/f1+ 1/f2)｜1/f3｜1/2×(1/f1+ 1/f2) 식(7)
0.7×(1/f1+ 1/f2)｜1/f4｜1.2×(1/f1+ 1/f2) 식(8)
상기의 f1은 제1렌즈군(Ⅰ)의 초점 거리를 나타내고, 상기 d0는 물체와의 거리, f2는 제2렌즈군(Ⅱ)의 초점 거리, f3는 제3렌즈군(Ⅲ)의 초점 거리, f4는 제4렌즈군(Ⅳ)의 초점 거리를 나타낸다.
상기한 조건식(5)는 제1렌즈군(Ⅰ)과 제2렌즈군(Ⅱ)의 거리가 멀어지는 저배율 영역에서 제1렌즈군(Ⅰ)과 제2렌즈군(Ⅱ)의 합성 배율이 저배율이 되고, 제1렌즈군(Ⅰ)과 제2렌즈군(Ⅱ)의 거리가 가까워지는 고배율 영역에서는 제1렌즈군(Ⅰ)과 제2렌즈군(Ⅱ)의 합성 배율이 고배율이 되도록 하여, 전체 합성 변배비가 높아지도록 하기 위한 조건이다.
상기한 조건식(5)의 하한값을 초과하는 경우에는 변배비를 높이는 효과가 감소되고, 반대로, 조건식(5)의 상한값을 초과하는 경우에는 제1렌즈군(Ⅰ)과 제2렌즈군(Ⅱ)의 파워 균형이 깨져서 전체 줌영역에서의 수차 보정이 어려워지게 된다.
상기한 조건식(6)은 제1렌즈군(Ⅰ)과 제2렌즈군(Ⅱ)의 합성 배율이 1배 이하의 축소 배율 영역에서 존재하도록 하기 위한 조건으로, 상기 조건식(6)의 하한값을 초과하는 경우에는 제1렌즈군(Ⅰ)과 제2렌즈군(Ⅱ)의 파워 균형이 깨져서 전체 줌영역에서 수차의 균형 유지가 어려워진다.
반대로, 상기 조건식(6)의 상한값을 초과하는 경우에는 변배비(줌비)를 높이는 효과가 발생하기 않게 된다.
상기한 조건식(7)과 조건식(8)은 상기 제1렌즈군(Ⅰ)과 제2렌즈군(Ⅱ)을 정의 굴절력을 가지는 하나의 전군 렌즈군으로, 상기 제3렌즈군(Ⅲ)을 부의 굴절력을 가지는 렌즈군으로, 제4렌즈군(Ⅳ)은 정의 굴절력을 가지는 렌즈군으로 보았을 때, 정, 부, 정의 트리플리트 구조 유지로 인하여 수차들이 서로 상쇄되도록 하기 위한 조건이다.
상기 조건식(7)은 제1렌즈군(Ⅰ)과 제2렌즈군(Ⅱ)을 하나의 정의 굴절력을 가지는 렌즈군으로서 트리플리트 방식 즉, 3군 방식의 전군으로 보았을 때, 부의 굴절력을 가지는 제3렌즈군(Ⅲ)과 파워 균형 관계를 나타낸 조건이고, 상기 조건식(8)은 제1렌즈군(Ⅰ)과 제2렌즈군(Ⅱ)을 하나의 정의 굴절력을 가지는 전군 렌즈로 보았을 때, 제4렌즈군(Ⅳ)의 파워와의 대칭 상태를 규정한 조건이다.
상기에서 조건식(7)의 상한값을 초과하거나, 상기 조건식(8)의 하한값을 초과하는 경우에는 전체 광학계가 프론트 포커스 (front focus) 방식으로 되어, 구면 수차 및 코마 수차의 보정이 어려워지고 왜곡 수차가 술통형으로 증가하게 된다.
반대로, 상기 조건식(7)의 하한값을 초과하거나, 상기 조건식(8)의 상한값을 초과하는 경우에는 전체 광학계가 리어 포커스(rear focus) 방식으로 되어, 비점 수차 및 비점 수차로 인한 코마 수차가 증가하게 되고, 왜곡 수차가 실패형으로 되는 경향을 방지하기가 어려워진다.
상기한 조건들을 만족하여 이 발명을 용이하게 실시할 수 있는 실시예에 따른 실시예값은 다음 표 1~2와 같다.
다음의 ri(i=1~20)는 굴절면의 곡률 반경, di(i=1~20)는 렌즈의 두께 또는 렌즈간의 거리를 말하며, nd는 렌즈의 d-line 굴절률, v 는 렌즈의 아베수, m은 전체 렌즈계의 배율,는 반화각을 나타낸다.
이 발명의 실시예에 따른 현미경용 줌렌즈의 물체 거리(d0)는 103.6mm이고, 상거리(di)는 136.82mm이다.
또한, 이 발명의 실시예에 따른 줌데이타는 다음 〈표2〉와 같다.
이상에서과 같이 이 발명의 실시예에 따라, 실체 현미경용 4군 줌렌즈에 있어서, 제1렌즈군과 제2렌즈군의 파워를 조절하여 6배 이상의 고배율의 줌비를 가지는 현미경용 줌렌즈를 제공할 수 있다.
Claims (4)
- 정의 굴절력을 가지는 제1렌즈군과; 정의 굴절력을 가지는 제2렌즈군과; 부의 굴절력을 가지는 제3렌즈군과; 정의 굴절력을 가지는 제4렌즈군으로 이루어지며, 상기 제2 렌즈군과 제3 렌즈군이 이동하여 변배를 수행하며, 다음의 조건을 만족하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 현미경용 줌렌즈.1.2×d0 f1 1.7×d0f1: 제1렌즈군의 초점 거리d0: 물체와의 거리
- 제1항에 있어서, 다음의 조건을 더 포함하여 만족하는 것을 특징으로 하는 현미경용 줌렌즈.0.45×f1 f2 0.7×f1f2: 제2렌즈군의 초점 거리
- 제1항에 있어서, 다음의 조건을 더 포함하여 만족하는 것을 특징으로 하는 현미경용 줌렌즈.1/3× (1/f1+ 1/f2)｜1/f3｜1/2× (1/f1+ 1/f2)f3: 제3렌즈군의 초점 거리,
- 제1항에 있어서, 다음의 조건을 더 포함하여 만족하는 것을 특징으로 하는 현미경용 줌렌즈.0.7× (1/f1+ 1/f2)｜1/f4｜1.2× (1/f1+ 1/f2)f4: 제4렌즈군의 초점 거리
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| KR1019950066701A KR100280310B1 (ko) | 1995-12-29 | 1995-12-29 | 현미경용 줌렌즈 |
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| KR1019950066701A KR100280310B1 (ko) | 1995-12-29 | 1995-12-29 | 현미경용 줌렌즈 |
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|---|---|---|---|---|
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-
1995
- 1995-12-29 KR KR1019950066701A patent/KR100280310B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6479718A (en) * | 1987-09-21 | 1989-03-24 | Minolta Camera Kk | Zoom lens |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| KR970048671A (ko) | 1997-07-29 |
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