KR100294909B1 - 실물화상기 - Google Patents

Abstract

범용의 일반 현미경을 활용하여 물체를 고배율로 확대 관찰할 수 있도록 구조가 개선된 실물화상기가 개시되어 있다.

개시된 실물화상기는 본체와; 본체 상에 거치된 스탠드와; 스탠드의 단부에 설치되며, 비데오 카메라 렌즈 유니트와, 피사체를 촬상하는 촬상소자를 구비한 헤드부와; 범용의 현미경 경통을 상기 헤드부에 연결하는 접안렌즈어댑터와; 접안렌즈어댑터 내에 설치되어 상기 현미경에 설치된 대상물을 확대시키는 접안렌즈 유니트를 포함하여 된 것을 특징으로 한다.

Description

실물화상기{Video presenter}

본 발명은 범용의 일반 현미경을 활용하여 물체를 고배율로 확대 관찰할 수 있도록 구조가 개선된 실물화상기에 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 설치된 비데오 카메라렌즈와, 피사체 사이에 마이크로스코프 광학계 또는 접사렌즈 유니트를 설치하여 사용한다. 상기 마이크로스코프 광학계는 실물화상기 전용으로 물체를 고배율로 확대시켜 육안으로 관찰할 수 없을 정도로 미세한 물체를 육안으로 관찰할 수 있는 크기로 확대시킨다.

도 1은 일반적인 마이크로스코프 광학계를 채용한 실물화상기를 보인 사시도이다. 도시된 바와 같이, 실물화상기는 원고대(1)와, 피사체를 촬상하는 헤드부(2)로 구성된다.

피사체를 현미경의 확대배율 정도로 확대 촬영하기 위하여 상기 헤드부(2)의 전방에는 마이크로스코프 광학계(3)가 설치되며, 상기 원고대(1) 상에 피사체가 놓이는 스테이지(4)가 설치된다. 상기 헤드부(2)는 절환광학계와, 비디오 카메라 렌즈 유니트 및 촬상부를 포함하여 구성된다. 상기 절환광학계는 상기 마이크로스코프 광학계(3) 내에 맺히는 상을 평행하게 입사시켜준다.

종래의 실물화상기용 마이크로스코프 광학계는 그 배율 가변에 있어서, 마이크로스코프 광학계를 구성하는 대물렌즈의 배율에 따라서 디스플레이되는 상이 배율이 정해지는 구성을 가진다.

상기한 바와 같이 구비된 실물화상기 전용의 마이크로스코프를 채용하는 경우, 사용자가 여러 종류의 전용 마아크로스코프 광학계를 별도로 갖추어야 하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 범용의 현미경을 채용하여 물체를 확대시킬 수 있도록 구조가 개선된 실물화상기를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 마이크로스코프 광학계를 채용한 일반적인 실물화상기를 보인 사시도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 실물화상기를 보인 개략적인 부분 분리 사시도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 실물화상기의 사용상태를 설명하기 위해 나타낸 개략적인 측면도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 실물화상기에 따른 접안렌즈어댑터의 단면도.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 실물화상기의 광학계 구성을 설명하기 위해 나타낸 개략적인 도면.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 실물화상기에 채용된 접안렌즈유니트의 광학적 배치를 보인 도면.

도 7 내지 도 9 각각은 도 6에 도시된 실물화상기용 마이크로스코프 광학계의 수차 특성을 보인 수차도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10...본체 20...스탠드 30...헤드부

40...접안렌즈어댑터 41...제1어댑터 42...제1결합부

43...제2결합부 45...제2어댑터 50...일반 현미경

51...일반 현미경의 경통 120...일반 현미경의 대물렌즈 유니트

130...접안렌즈 유니트 131...메니스커스렌즈

133...양볼록렌즈 135...평볼록렌즈

140...비데오 카메라 렌즈 유니트 150...전하결합소자(CCD)

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 본체와; 상기 본체 상에 거치된 스탠드와; 상기 스탠드의 단부에 설치되며, 비데오 카메라 렌즈 유니트와, 피사체를 촬상하는 촬상소자를 구비한 헤드부와; 범용의 현미경 경통을 상기 헤드부에 연결하는 접안렌즈어댑터와; 상기 접안렌즈어댑터 내에 설치되어 상기 현미경에 설치된 대상물을 확대시키는 접안렌즈 유니트를 포함하여 된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 접안렌즈어댑터는, 상기 헤드부에 결합되는 제1결합부와, 상기 제1결합부에 대해 돌출된 제2결합부를 가지는 제1어댑터와; 내부에 상기 접안렌즈유니트가 설치되고, 일단이 상기 현미경 경통에 끼워지며, 타단이 상기 제2결합부에 결합되는 제2어댑터;를 포함하여 상호 직경이 다른 현미경 경통과 헤드부를 연결할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 실물화상기를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 실물화상기를 보인 사시도이고, 도 3은 범용 현미경과의 결합관계를 보인 측면도이고, 도 4는 본 발명의 접안렌즈어댑터 및 접안렌즈유니트를 보인 단면도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명은 본체(10)와, 상기 본체(10) 상에 거치된 스탠드(20)와, 상기 스탠드(20) 단부에 설치된 헤드부(30)와, 범용의 현미경(50)을 상기 헤드부(30)에 연결하는 접안렌즈어댑터(40) 및 상기 접안렌즈어댑터(40) 내에 설치되어 피사체의 상을 확대하는 접안렌즈유니트(130)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/흑백선택부(11)와, 외부 영상 및 음성 신호를 입력박고, 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 가능한 하도록 지지한다. 상기 헤드부(30)는 줌 기능을 갖는 비데오 카메라 렌즈유니트(도 5의 140)와, 피사체(도 5의 110)를 촬상하는 촬상소자(도 5의 150)를 포함하여 입력된 피사체(110)의 상으로부터 영상신호를 얻는다.

상기 접안렌즈어댑터(40)는 범용의 현미경(50)을 이용하여 일차로 확대한 피사체의 상을 상기 헤드부(30)에 전달하기 위하여, 범용 현미경(50)의 경통(51)을 상기 헤드부(30)에 연결하는 부재이다.

이를 위하여 상기 접안렌즈어댑터(40)는 상기 헤드부(30)의 단부(31)에 결합되는 제1어댑터(41)와, 이 제1어댑터(41)에 연결되며 내부에 상기한 접안렌즈유니트(130)가 설치되는 제2어댑터(45)를 포함하여 구성된다.

상기 제1어댑터(41)는 상기 헤드부(30)에 결합되는 제1결합부(42)와, 상기 제1결합부(42)에 대해 돌출된 제2결합부(43)를 가진다. 여기서, 상기 제1결합부(42)는 상기 헤드부(30)의 직경에 대응되는 크기를 가지며, 상기 제1결합부(42)의 내주에 형성된 나사선(42a)이 상기 헤드부(30)의 단부(31)에 형성된 나사선(31a)에 나사결합된다. 그리고, 상기 제2어댑터(45)는 상기 현미경(50)의 경통(51)에 끼워질 수 있는 크기의 직경을 가진다. 따라서, 상기 접안렌즈어댑터(40)는 서로 다른 직경을 갖는 상기 헤드부(30)와 상기 경통(51)을 결합할 수 있다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 상기한 접안렌즈유니트(130)는 일반현미경의 대물렌즈 유니트(120)와, 실물화상기의 비디오 카메라렌즈 유니트(140) 사이에 위치된다. 상기 접안렌즈 유니트(120)는 릴레이 렌즈의 기능을 한다. 즉, 피사체(110)로 부터의 입사되고 상기 대물렌즈 유니트(120)에 의해 1차로 맺힌 상(113)을 평행광을 전환시켜 상기 비디오 카메라렌즈 유니트(140)로 입사시킨다.

여기서, 상기 현미경(50)과 실물화상기를 경유하고, 모니터를 통해 관찰되는 물체의 전체배율

은 상기 대물렌즈 유니트(120)의 배율을 m_O`, 상기 비디오 카메라렌즈 유니트(140)와 상기 접안렌즈유니트(130)의 결합배율을 m_r, 그리고 CCD (150)및 모니터(미도시)의 배율을 m_M이라 할 때, 수학식 1과 같다.

여기서, 본 발명은 상기 접안렌즈유니트(130)의 가변없이, 상기 현미경의 대물렌즈 유니트(120)와 비디오 카메라렌즈 유니트(140)의 배율 가변에 의해 고배율의 확대배율을 구현할 수 있다.

상기 접안렌즈유니트(130)는 도 6에 도시된 바와 같이, 2군의 렌즈 유니트로 구성된다.

도 6을 참조하면, 상기 접안렌즈유니트(130)는 현미경의 대물렌즈(120) 쪽으로부터 순차로, 고정 배치된 부(負)의 굴절력을 가지는 메니스커스렌즈(131)와, 정(正)의 굴절력을 가지는 양볼록렌즈(133)를 포함한 제1렌즈군(I)과, 정의 굴절력을 가지는 평볼록렌즈(135)를 포함한 제2렌즈군(Ⅱ)으로 구성된다.

상기 제1렌즈군(Ⅰ) 및 제2렌즈군(Ⅱ)은 상기 대물렌즈쪽에서 입사된 광을 상기 비디오 카메라렌즈 유니트(140)로 전달하는 릴레이렌즈의 역할을 한다.

상기한 바와 같이, 구성된 본 발명의 마이크로스코프광학계의 일 실시예에 따른 각 렌즈들의 렌즈데이타는 표 1에 표시된 바와 같다.

	곡률 [mm]	두께[mm]	굴절률	분산률
메니스커스렌즈	R_1`= 23.59	d_1`= 2.0	n_d_1~=1.7847	nu_d_1~=25.7
	R_2`= 12.30	d_2`= 5.0	n_d_2~=1.5891	nu_d_2~=61.3
양볼록렌즈	R_3`=-55.91	d_3`=15.3	-	-
평볼록렌즈	R_4`= 20.07	d_4`= 3.5	n_d_4~=1.5167	nu_d_4~=64.2
	R_5`= ∞		-

여기서, R_i(i=1,2,4)는 각 렌즈의 광 입사면의 곡률반경이고,

R_j(j=2,3,5) 각 렌즈의 광 출사면의 곡률반경이고,

d_k(k= 1,2,4)는 광축상에서의 각 렌즈의 두께이고,

d_3은 광축상에서의 이웃한 렌즈 사이의 간격이고,

n_d_m(m=1,2,4)는 d선(1) 즉, 광축 상에서의 각 렌즈의 굴절률이고,

nu_d_n(n=1,2,4)는 d선(1)상에서의 각 렌즈의 분산률이다.

도 7 내지 도 9 각각은 도 6 및 표 1에 나타낸 바와 같은 렌즈 데이터를 갖는 경우의 각 수차특성을 보인 수차도이다.

도 7은 파장이 다른 광에 대한 광학계의 자오선(종) 방향으로의 구면수차를 나타낸 것이다. 즉, 0.25상면, 0.50상면, 0.75상면, 1.00상면 각각에 대하여 파장이 0.4358㎛인 광에 대한 구면수차(2), 0.4861㎛인 광에 대한 구면수차(3), 0.5461㎛인 광에 대한 구면수차(4), 0.5876㎛인 광에 대한 구면수차(5) 및, 0.6563㎛인 광에 대한 구면수차(6)를 도시한 것이다.

도 8는 사지탈(sagittal) 광선에 대한 비점수차(7)와, 탄젠셜(tangential) 광선에 대한 비점수차(8)를 도시한 것이며, 도 9는 퍼센트 왜곡(percent distortion)(9)을 도시한 것이다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 실물화상기는 일반현미경을 연결 사용할 수 있도록 헤드부에 결합설치되는 접안렌즈어댑터와, 접안렌즈유니트를 채용하여 일반 현미경에 놓인 물체를 고배율로 확대 관찰할 수 있도록 함으로써, 고가의 전용 마이크로스코프 광학계의 채용없이 미세한 크기의 물체를 관찰할 수 있도록 한다.

또한, 상기 접안렌즈유니트를 이루는 각 렌즈들이 제2어댑터 내에 고정 배치됨으로, 상기한 비디오 카메라 렌즈 유니트의 줌(ZOOM)비와 상기 일반현미경의 대물렌즈의 변배에 의해 물체의 확대배율을 조정함으로 원하는 배율로 물체를 확대시킬 수 있어서, 확대 배율을 손쉽게 알 수 있도록 한다.

Claims (4)

1. 본체와;

   상기 본체 상에 거치된 스탠드와;

   상기 스탠드의 단부에 설치되며, 비데오 카메라 렌즈 유니트와, 피사체를 촬상하는 촬상소자를 구비한 헤드부와;

   범용의 현미경 경통을 상기 헤드부에 연결하는 접안렌즈어댑터와;

   상기 접안렌즈어댑터 내에 설치되어 상기 현미경에 설치된 대상물을 확대시키는 접안렌즈 유니트를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 실물화상기.
2. 제1항에 있어서, 상기 접안렌즈어댑터는,

   상기 헤드부에 결합되는 제1결합부와, 상기 제1결합부에 대해 돌출된 제2결합부를 가지는 제1어댑터와;

   내부에 상기 접안렌즈유니트가 설치되고, 일단이 상기 현미경 경통에 끼워지며, 타단이 상기 제2결합부에 결합되는 제2어댑터;를 포함하여 직경이 서로 다른 상기 헤드부와 상기 현미경을 결합할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 실물화상기.
3. 제1항에 있어서, 상기 접안렌즈유니트는 상기 현미경쪽으로부터 순차로 상기 제2어댑터 내에 고정 배치된,

   부(負)의 굴절력을 가지는 메니스커스렌즈와;

   정(正)의 굴절력을 가지는 양볼록렌즈와;

   정의 굴절력을 가지는 평볼록렌즈;를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 실물화상기.
4. 제3항에 있어서, 상기 메니스커스렌즈, 양볼록렌즈 및 평볼록렌즈 각각은 아래의 표를 만족하는 것을 특징으로 하는 실물화상기용 접안렌즈 유니트.

   곡률 [mm] 두께[mm] 굴절률 분산률 메니스커스렌즈 R_1`= 23.59 d_1`= 2.0 n_d_1~=1.7847 nu_d_1~=25.7 R_2`= 12.30 d_2`= 5.0 n_d_2~=1.5891 nu_d_2~=61.3 양볼록렌즈 R_3`=-55.91 d_3`=15.3 - - 평볼록렌즈 R_4`= 20.07 d_4`= 3.5 n_d_4~=1.5167 nu_d_4~=64.2 R_5`= ∞ -

   여기서, R_i(i=1,2,4)는 각 렌즈의 광 입사면의 곡률반경이고,

   R_j(j=2,3,5) 각 렌즈의 광 출사면의 곡률반경이고,

   d_k(k= 1,2,4)는 광축상에서의 각 렌즈의 두께이고,

   d_3은 광축상에서의 이웃한 렌즈 사이의 간격이고,

   n_d_m(m=1,2,4)는 d선(1) 즉, 광축 상에서의 각 렌즈의 굴절률이고,

   nu_d_n(n=1,2,4)는 d선(1)상에서의 각 렌즈의 분산률이다.

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