KR100296335B1 - 자동광량조절기능을가지는칼라영상현미경 - Google Patents

Abstract

피사체에 일정량의 빛을 조사하는 광원과; 피사체에 반사되어 입사되는 빛에 따른 피사체의 상을 확대하는 배율 렌즈와; 상기 배율 렌즈를 통하여 입사되는 빛의 휘도 신호를 분리시켜 출력하고, 피사체의 상을 재현하기 위한 영상신호를 출력하는 시시디 카메라와; 상기 시시디 카메라에서 출력되는 휘도신호와 설정값을 비교하여, 그에 해당하는 전원 공급 제어 신호를 출력하는 광량 조절부와; 상기 광량 조절부에서 출력되는 신호에 따라 광원을 작동시키는 구동 전압을 가변시켜 공급하는 전원 공급부로 이루어지는 자동 광량 조절기능을 가지는 칼라 영상 현미경은, 피사체에 반사되어 입사되는 빛에 해당하는 영상신호의 휘도값에 따라 광원의 구동 전압을 가변시키므로써, 불필요한 소비전력을 감소시켜 전력 소비의 최적화를 이룰 수 있으며, 또한, 수동 방식과 같이 사용자가 일일이 광량을 조절하지 않아도 되므로, 사용이 용이하게 이루어지고, 재현되는 피사체의 영상을 보다 정확하게 관찰할 수 있다.

Description

자동 광량 조절 기능을 가지는 칼라 영상 현미경

제1도는 종래의 슬릿 타입의 광량 조절 방식을 사용하는 칼라 일체형 카메라의 구성도이고,

제2도는 종래의 가변 저항 타입의 광량 조절 방식을 사용하는 칼라 일체형 카메라의 구성도이고,

제3도는 이 발명의 실시예에 따른 자동 광량 조절 기능을 가지는 칼라 영상 현미경의 구성도이고,

제4도는 이 발명의 다른 실시예에 따른 자동 광량 조절 기능을 가지는 칼라 영상 현미경의 휘도 신호 처리도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 전원 공급부 2 : 할로겐 램프 3 : 광파이버

4 : 배율 렌즈 5 : CCD 카메라 51 : 고체 촬상 소자

53 : 카메라 제어기 55 : 영상신호 출력부 6 : 모니터

7 : 광량 조절부 71 : 신호 증폭부 73 : 비교부

이 발명은 자동 광량 조절 기능을 가지는 칼라 영상 현미경에 관한 것으로 더욱 상세하게 말하자면, 광원과 시시디(CCD, Charge Coupled Device) 카메라와 배율 렌즈로 이루어진 칼라 영상 현미경에 있어서, 광원의 광량을 자동으로 조절하여 적절한 광을 피사체에 조사하기 위한 자동 광량 조절 기능을 가지는 칼라 영상 현미경에 관한 것이다.

종래부터 미세한 부분을 확대 관찰하는 확대기기로는 광학 현미경이 일반적으로 사용되고 있다. 이러한 일반 현미경은 관찰자가 장시간 관찰할 때 관찰자에게 상당한 피로를 가중시키며, 아울러 관찰을 위한 시료의 절취 및 준비 과정이 필수적으로 수반이 된다.

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 칼라 영상 현미경 시스템이 개발되어 사용되어 왔다.

일반적으로 칼라 영상 현미경 시스템은, 피사체에 광을 조사하는 광원과, 피사체에서 반사되는 광에 따른 상을 확대하는 배율 렌즈와, 상기 배율 렌즈에서 확대된 상을 전기적인 영상 신호로 변환 출력하는 고체 촬상 소자와, 상기 구성 요소들을 제어하는 카메라 제어기로 이루어진 칼라 영상 현미경과, 상기 칼라 영상 현미경에서 출력되는 영상 신호를 디스플레이하는 모니터와, 전원 공급부로 이루어진다.

상기와 같이 구성된 칼라 영상 현미경 시스템의 작동 과정은 다음과 같다. 먼저, 칼라 영상 현미경의 배율 렌즈를 피사체에 접근시키고, 광원 즉, 할로겐 램프를 작동시켜 빛을 조사한다. 상기 할로겐 램프에서 조사된 빛은 카메라 제어기의 제어하에 광섬유를 경유하여 집광캡에 의하여 집광되어 피사체에 조사된다.

상기에서 조사된 광은 피사체에 반사되어 배율 렌즈로 입력된다. 상기 배율 렌즈는 피사체의 미세한 부분까지 확대하여 출력하며, 출력된 빛은 고체 촬상 소자를 통하여 전기적인 영상 신호로 변환 출력된다.

상기 고체 촬상 소자에서 출력된 영상 신호는 카메라 제어기의 제어 신호에 따라 현미경에 연결된 모니터를 통하여 디스플레이된다.

상기와 같이 동작되는 칼라 영상 현미경 시스템에서, 피사체에 조사되는 빛의 광량을 조절하는 방식은 수동 조절 방식과 자동 조절 방식 두가지로 분류할 수 있다.

수동 조절 방식으로는 슬릿 타입과 가변 저항 타입으로 분류할 수 있으며, 첨부한 제1도에 도시되어 있는 바와 같이 슬릿(slit) 타입의 방식은, 광원인 할로겐 램프에서 조사된 광이 여러가지의 폭을 가지는 슬릿을 통과하도록 하여, 통과되는 슬릿의 폭에 따라 피사체에 조사되는 광량을 조절한다.

그러나, 상기한 슬릿 타입의 광량 조절 방식은 선형적인 조절이 불가능하고, 슬릿의 수에 따라 광량 조절 등급이 제한을 받는 단점이 있다.

상기 가변 저항 타입은 첨부한 제2도에 도시되어 있듯이, 가변 저항을 이용하여 전원 공급부에서 공급되는 램의 구동 전압값을 인위적으로 조정하여, 할로겐 램프에서 조사되는 광량을 조절하는 방식이다.

그러나, 상기한 가변 저항 타입의 광량 조절 방식은 다양한 피사체의 종류에 따라 항상 가변 저항의 저항값을 조정해야 하는 불편함이 발생하는 단점이 있다.

상기한 칼라 영상 현미경의 수동 광량 조절 방식의 단점을 해결하기 위하여, 피사체의 반사 광량에 따라 카메라의 조리개의 개폐량을 조절하여 자동으로 피사체에 조사되는 광량을 조절하는 방식이 자동 광량 조절 방식이다.

그러나, 상기한 종래의 자동 광량 조절 방식은 카메라에 자체 기능에 의존해야 하므로 조리개의 조정촉 및 정확도가 떨어지는 단점이 있다.

그러므로, 이 발명의 목적은 상기한 종래의 단점을 해결하기 위한 것으로, 광원과 시시디 카메라와 배율 렌즈로 이루어진 칼라 영상 현미경에 있어서, 피사체에 반사되어 입사되는 빛에 해당하는 영상신호의 휘도값에 따라 광원의 구동 전압을 가변시키므로써, 항상 최적 상태의 광량을 피사체에 조사하여 적절한 휘도량을 영상을 재현할 수 있는 자동 광량 조절 기능을 가지는 칼라 영상 현미경을 제공하고자 하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 이 발명의 구성은, 피사체에 일정량의 빛을 조사하는 광원과; 피사체에 반사되어 입사되는 빛에 따른 피사체의 상을 확대하는 배율 렌즈와; 상기 배율 렌즈를 통하여 입사되는 빛의 휘도 신호를 분리시켜 출력하고, 피사체의 상을 재현하기 위한 영상 신호를 출력하는 시시디 카메라와; 상기 시시디 카메라에서 출력되는 휘도 신호와 설정값을 비교하여, 그에 해당하는 전원 공급 제어 신호를 출력하는 광량 조절부와; 상기 광량 조절부에서 출력되는 신호에 따라 광원을 작동시키는 구동 전압을 가변시켜 공급하는 전원 공급부로 이루어진다.

상기 구성에 의한 이 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하면 다음과 같다.

제3도는 이 발명의 실시예에 따른 자동 광량 조절 기능을 가지는 칼라 영상 현미경의 구성도이고, 제4도는 이 발명의 다른 실시예에 따른 자동 광량 조절 기능을 가지는 칼라 영상 현미경의 휘도 신호 처리도이다.

첨부한 제3도에 도시되어 있듯이 이 발명의 실시예에 따른 자동 광량 조절 기능을 가지는 칼라 영상 현미경의 구성은, 전원 공급부(1)와, 상기 전원 공급부(1)에서 인가되는 구동 전압에 해당하는 광량을 가지는 빛을 조사하는 광원(2)과, 상기 광원(2)에서 조사되는 빛을 피사체로 전달하는 광섬유(3)와, 상기 피사체에 반사되어 입사되는 빛을 확대시켜 출력하는 배율 렌즈(4)와, 상기 배율 렌즈(4)에서 출력되는 빛을 전기적인 신호로 변환시켜, 영상 신호와 휘도 신호를 출력하는 시시디 카메라(5)와, 상기 시시디 카메라에서 출력되는 영상 신호를 디스플레이하는 모니터(6)와, 상기 시시디 카메라에서 출력되는 휘도 신호를 설정값과 비교하여 전원 공급부(1)의 구동 전압을 설정하는 광량 조절부(7)로 이루어진다.

이 발명의 실시예에 따른 상기 시시디 카메라(5)는 배율 렌즈(4)를 통하여 입력되는 빛을 전기적인 영상 신호로 변환시켜 출력하는 고체 촬상 소자(51)와, 상기 고체 활상 소자(51)에서 출력되는 피사체 정보에 해당하는 전기 신호를 휘도 신호와 색신호로 출력하고 동기 신호를 출력하는 카메라 제어기(53)와, 상기 카메라에 제어기(53)에서 출력되는 동기 신호에 따라 휘도 신호와 색신호를 복합처리하여, 원래의 피사체를 재현하기 위한 영상 신호를 출력하는 영상 신호 출력부(55)로 이루어진다.

상기 영상 신호 출력부(55)는 또한, 상기 카메라 제어기(53)에서 출력되는 신호 중 휘도 신호만을 분리시켜 출력한다.

상기 광량 조절부(7)는 상기 영상 신호 출력부(55)에서 출력되는 휘도 신호를 증폭 출력하는 신호 증폭부(71)와, 상기 신호 증폭부(71)에서 출력되는 휘도 신호와 설정값을 비교하여 그에 해당하는 구동 전압 제어 신호를 출력하는 비교부(73)로 이루어진다.

이 발명의 실시예에 따른 상기 광원(2)은 할로겐 램프로 이루어진다.

상기 구성에 의한 이 발명의 실시예에 따른 자동 광량 조절 기능을 가지는 칼라 영상 현미경의 작용은 다음과 같다.

먼저, 칼라 영상 현미경의 배율 렌즈(4)를 피사체에 접근시키고, 광원 즉, 할로겐 램프(2)를 작동시켜 광을 조사한다. 이 때, 전원 공급부(1)에서 공급되는 구동 전압은 초기에 설정된 전압값으로, 상기 설정된 전압값에 따라 할로겐 램프(2)가 일정한 광량을 가지는 빛을 피사체로 조사한다.

상기 할로겐 램프(2)에서 조사된 빛은 광섬유(3)를 경유하여 피사체의 표면으로 조사된다. 상기 할로겐 램프(2)에서 조사된 빛은 피사체에 의하여 반사되어 피사체 표면에 해당하는 영상 정보를 포함하여 배율 렌즈(4)로 입사된다.

상기 배율 렌즈(4)는 피사체 영상 정보를 포함하는 빛을 확대시켜 출력하고, 확대 출력된 빛은 시시디 카메라로 입력되어 원래의 피사체에 해당하는 영상으로 재현시키기 위하여 처리되어 모니터(6)로 출력된다.

상기 배율 렌즈(4)에서 확대된 피사체 영상 정보를 포함하는 빛신호는 고체 촬상 소자(51)로 결상되어, 피사체 영상 정보에 해당하는 전기적인 신호로 변환되어 출력된다.

상기 카메라 제어기(53)는 고체 촬상 소자(51)에서 출력되는 피사체 영상 정보에 해당하는 전기적인 신호를 각각 색신호와 휘도 신호로 분리시켜 영상 신호 출력부(55)로 출력한다.

또한, 입력되는 피사체 정보에 해당하는 신호와 원래의 영상을 재현하기 위한 영상 신호의 동기를 맞추기 위한 동기 신호를 영상 신호 출력부(55)로 출력한다.

상기 영상 신호 출력부(55)는 카메라 제어기(53)에서 출력되는 휘도 신호 및 색신호를 동기 신호에 따라 합성하여, 원래의 피사체 영상을 재현하기 위한 복합 영상 신호를 모니터(6)로 출력한다.

상기 모니터(6)는 시시디 카메라(5)의 영상 신호 출력부(55)에서 출력되는 복합 영상 신호를 디스플레이하여, 사용자에게 관측되는 피사체를 시각화시킨다.

이 때, 상기 영상 신호 출력부(55)는 복합 영상 신호를 생성하기 전에 카메라 제어기(53)에서 출력되는 휘도 신호만을 분리하여 광량 조절부(7)로 출력한다.

상기 영상 신호 출력부(55)에서 출력된 휘도 신호는 신호 증폭부(71)로 입력되어 일정 레벨로 증폭되어 비교부(73)로 출력된다.

상기 비교부(73)는 증폭되어 출력되는 휘도 신호를 설정된 기준값과 비교하여, 피사체로 적절한 광량을 가지는 빛이 조사되도록 적절한 구동 전압을 설정하여 해당하는 신호를 전원 공급부(1)로 출력한다.

이 때, 상기 비교부(73)은 기준값을 변경 가능하며, 상기 전원 공급부(1)는 비교부(73)에서 출력되는 신호에 따라 할로겐 램프(2)로 인가되는 구동전압을 가변시켜 출력한다.

따라서, 피사체에 반사되어 입력되는 빛의 휘도 신호에 따라 광원에서 조사되는 빛의 광량을 최적의 상태로 조절할 수가 있다.

상기한 이 발명의 실시예에 따라 광원인 할로겐 램프를 구동하는 전압의 변화량은 다음과 같다.

상기한 표에 기재되어 있는 바와 같이, 이 발명의 실시예에 따라 피사체에 반사되어 입력되는 휘도신호의 진폭 즉, 휘도량이 큰 경우에는 종래보다 구동 전압을 적절하게 감소시켜 할로겐 램프로 인가시키고, 또한, 휘도량이 작은 경우에는 종래보다 적절하게 증가시킨 구동 전압을 할로겐 램프로 인가시켜 적절한 광량을 피사체로 조사시키므로써, 모니터로 재현되는 영상의 휘도량이 최적 상태로 조절되어 보다 정확하게 피사체를 관찰할 수가 있다.

상기한 실시예와 같이, 카메라 제어기(53)에서 출력되는 휘도 신호와 색신호 그리고 동기 신호에서 휘도 신호만을 분리시켜 출력시킨 다음, 복합 영상 신호를 생성하여 출력하는 것이 아니라, 첨부한 제4도에 도시되어 있듯이 휘도 신호와 색신호 그리고 동기 신호에 따라 복합 영상 신호를 먼저 생성시킨 다음, 생성된 복합 영상 신호에서 휘도 신호만을 분리시켜 그에 따라 조사되는 광의 광량을 조절할 수도 있다.

또한, 상기한 칼라 영상 현미경이외에도 일반 현미경에 시시디 카메라와 광원을 사용하는 경우에도 적용가능하며, 렌즈와 카메라 그리고 광원이 하나로 일체화된 일체형 칼라 영상 현미경에도 적용이 가능하다.

이상에서와 같이 이 발명의 실시예에 따라, 광원과 시시디 카메라와 배율 렌즈로 이루어진 칼라 영상 현미경에 있어서, 피사체에 반사되어 입사되는 빛에 해당하는 영상신호의 휘도값에 따라 광원의 구동 전압을 가변시키므로써, 불필요한 소비 전력을 감소시켜 전력 소비의 최적화를 이룰 수 있다.

또한, 수동 방식과 같이 사용자가 일일이 광량을 조절하지 않아도 되므로, 사용이 용이하게 이루어진다.

또한, 사용자가 렌즈 프로브(probe)를 한손에 들고, 다른 손으로는 시료 즉, 피사체를 들고 관찰하는 경우에, 종래와 같이 광량을 조절해주는 별도의 제2관찰자가 필요없으므로, 관찰인원을 감소하여 보다 효율적으로 피사체를 관찰할 수 있다.

또한, 반사되는 빛의 휘도 신호에 따라 조사되는 빛의 광량을 적절하게 조절하므로써, 재현되는 피사체의 영상을 보다 정확하게 관찰할 수 있는 효과를 가진 자동 광량 조절 기능을 가지는 칼라 영상 현미경을 제공할 수 있다.

Claims (2)

1. 피사체에 일정량의 빛을 조사하는 광원과; 피사체에 반사되어 입사되는 빛에 따른 피사체의 상을 확대하는 배율 렌즈와; 상기 배율 렌즈를 통하여 입력되는 빛을 전기적인 영상 신호로 변환시켜 출력하는 고체 촬상 소자와, 상기 고체 촬상 소자에서 출력되는 피사체 정보에 해당하는 전기 신호를 휘도 신호와 색신호로 분리시켜 출력하고 원래의 영상을 재현하기 위한 동기신호를 출력하는 카메라 제어기와, 상기 카메라 제어기에서 출력되는 휘도 신호를 분리하여 출력하고, 인가되는 동기 신호에 따라 휘도 신호와 색신호를 처리하여 원래의 피사체를 재현하기 위한 영상 신호를 출력하는 영상 신호 출력부를 포함하는 시시디 카메라와; 상기 시시디 카메라에서 출력되는 휘도 신호량과 설정값을 비교하여, 그에 해당하는 전원 공급 제어 신호를 출력하는 광량 조절부와; 상기 광량 조절부에서 출력되는 신호에 따라 광원을 작동시키는 구동 전압을 가변시켜 공급하는 전원 공급부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 광량 조절 기능을 가지는 칼라 영상 현미경.
2. 제1항에 있어서, 상기한 광량 조절부는, 상기 영상 신호 출력부에서 출력되는 휘도 신호를 증폭 출력하는 신호 증폭부와; 상기 신호 증폭부에서 출력되는 휘도 신호와 설정값을 비교하여, 그에 해당하는 전원 공급 제어 신호를 출력하는 비교부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동광량 조절 기능을 가지는 칼라 영상 현미경.