KR100354156B1 - 조명광학장치가 구비된 현미경 - Google Patents

Abstract

본 발명은 현미경에 의하여 관찰되는 소정 피사체 이미지를 캡쳐시 상기 피사체에 소정 전압레벨만큼 증가된 상태의 광(光)을 조사하도록 하는 조명광학장치가 구비된 현미경에 관한 것으로서, 상기 조명광학장치가 구비된 현미경은 소정 피사체를 육안관찰시에 조명광학부로부터 일정 레벨의 광량을 인가받아 조사하고, 그 피사체 이미지를 CCD카메라의 촬상동작에 따라 촬상후 디스플레이시키는 현미경에 있어서, 상기 조명광학부는; 일측 외주면이 소정 깊이로 절곡되며, 그 절곡된 일면에 랙(202)이 형성되고, 상기 랙(202)과 맞물려 결합되는 피니언(204)는 그 일단에 지지부재(210)에 의해 고정 설치되는 소정 축(206)을 매개로 일체로 형성된 높이조절손잡이부(208)의 조작에 따라 상하 이동되도록 상기 현미경 베이스 상단에 설치된 상태에서, 캡쳐모드시에 시료받침대(130)의 이동에 관계없이 조명버튼스위치(200a)의 조작에 따라 소정 레벨만큼 증가되어 최적상태의 전압레벨에 대응되는 광량을 광량구동부(240)로부터 조사받고, 상기 CCD카메라에 자동조리개가 장착된 상태에서 피사체를 캡쳐하는 경우에는 조명버튼스위치(200a)의 조작에 따라 소정 시간동안 광 조도가 연속적으로 변화되는 것에 의해 달성되며; 이에 따라, 소정 시간동안 일정 레벨 이상만큼 상승된 광이 조사됨으로서 CCD카메라에 의한 상기 피사체 이미지를 선명하게 캡쳐할 수가 있음은 물론, 상기 피사체 이미지를 선명하게 디스플레이 시킬수가 있기 때문에, 상기 피사체에 대한 이미지를 다수의 검사자가 동시에 관찰할 수가 있고 이에 따라 양질의 검사데이터를 산출할 수가 있는 잇점이 있다.

Description

조명광학장치가 구비된 현미경{MICROSCOPE HAVING A LIGHTING OPTICAL APPARATUS}

본 발명은 조명광학장치가 구비된 현미경에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 현미경에 의하여 소정 피사체를 관찰함과 아울러 그 관찰된 피사체의 상(Image)을 출력장치에 표시하고자 하는 경우, 상기 피사체에 소정 시간동안 일정 레벨 이상만큼 상승된 광(光)을 조사함으로써, 상기 피사체 이미지를 선명하게 캡쳐(captuer)하여 디스플레이시키도록 하는 조명광학장치가 구비된 현미경에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 현미경은 작은 물체를 크게 확대하여 보기 위한 확대기의 일종으로서, 통상 현미경은 대물렌즈와 접안렌즈 및 시료받침대상에 위치되는 피사체에 외부로부터 들어오는 빛을 집광렌즈로 반사시켜 제공하도록 하는 반사경 등이 구비된다.

그리고, 이와같은 현미경은 생물학을 비롯하여 육안으로 판별할 수 없는 반도체 집적회로, 재료공학 관련분야 및 의학 관련분야 등과 같이 다양한 분야에 적용되어 그 미세구조를 관찰하고 있다.

한편, 현미경에는 그 검사대상인 피사체를 육안뿐만 아니라, 소정 디스플레이장치 예컨대 컴퓨터 모니터, TV, 프린터 등을 연결하여 확인할 수 있도록 제공되는 바, 다시말해 정지상태의 피사체 또는 살아있는 미생물 등의 연속적인 동작변화를 촬영한 후 디스플레이장치를 통해 관찰함은 물론 소정 데이터로 저장·관리할 수가 있다.

그러나, 상술한 바와 같이 현미경은 검사자가 접안렌즈를 통해 피사체의 이미지를 확인할 수 있으나, 그 피사체의 이미지를 소정 디스플레이장치에 표시하기 위해서는 상기 현미경의 소정 부위에 디지탈카메라 또는 CCD카메라를 연결한 상태에서 상기 피사체의 이미지를 결상처리시켜 인가받게되나, 이때 상기 디지탈카메라 또는 CCD카메라에 결상처리되는 피사체의 이미지는 직접 육안으로 관찰하는 피사체 밝기보다 비교적 약하기 때문에, 그 결상처리한 피사체 이미지를 디스플레이장치에 표시하는 경우 선명하게 나타낼수 없는 문제점이 있었다.

즉, 육안으로 피사체를 검사할 때 제공되는 광량과 디지털카메라 또는 CCD카메라에 의해 피사체 이미지를 결상처리할 때 제공되는 광량이 동일한 경우에는 통상 육안으로는 피사체 관찰이 가능하지만, 상기 접안렌즈를 매개하여 관찰되는 피사체 이미지는 디지털카메라 또는 CCD카메라로 촬영시 어둡게 처리되기 때문에, 상기 디지털카메라 또는 CCD카메라로 피사체 이미지를 촬상하기 위해서는 상기 육안관찰때보다 광량이 더 많이 제공되어 이미지 캡쳐(Capture)를 수행할 수 있을 정도의 밝기를 유지해야만 하는 것이다.

이에 따라, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,본 발명은 현미경을 통해 소정 피사체를 일정 광량을 공급받아 육안관찰을 하는 것 이외에, 상기 피사체의 이미지를 영상처리수단을 매개로 캡쳐(Capture)시에 소정 조작에 따라 상기 육안관찰시에 제공되는 광량보다 일정 레벨 이상만큼 증가된 광량을 소정 시간동안 인가시키도록 함으로써, 상기 피사체의 이미지를 선명하게 캡쳐하고 이를 디스플레이시키도록 하는 조명광학장치가 구비된 현미경을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 영상처리를 위한 조명광학장치가 구비된 현미경은, 소정 피사체를 육안관찰시에 조명광학부로부터 일정 레벨의 광량을 인가받아 조사하고, 그 피사체 이미지를 CCD카메라의 촬상동작에 따라 촬상후 디스플레이시키는 현미경에 있어서, 상기 조명광학부는; 일측 외주면이 소정 깊이로 절곡되며, 그 절곡된 일면에 랙이 형성되고, 상기 랙과 맞물려 결합되는 피니언는 그 일단에 지지부재에 의해 고정 설치되는 소정 축을 매개로 일체로 형성된 높이조절손잡이부의 조작에 따라 상하 이동되도록 상기 현미경 베이스 상단에 설치된 상태에서, 캡쳐모드시에 시료받침대의 이동에 관계없이 조명버튼스위치의 조작에 따라 소정 레벨만큼 증가되어 최적상태의 전압레벨에 대응되는 광량을 광량구동부로부터 조사받고, 상기 CCD카메라에 자동조리개가 장착된 상태에서 피사체를 캡쳐하는 경우에는 조명버튼스위치의 조작에 따라 소정 시간동안 광 조도가 연속적으로 변화되는 것을 특징으로 한다.

상술한 본 발명에 따른 조명광학장치가 구비된 현미경에 따르면, 관찰하고자 하는 피사체에 일정시간동안 전압레벨이 증가된 상태의 광량을 조사함으로써, 상기 피사체의 이미지를 선명하게 캡쳐하여 디스플레이 시킬수가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명광학장치가 구비된 현미경을 나타내고 있는 사시도,

도 2는 도 1의 조명광학부를 보이고 있는 상세블록사시도,

도 3a는 도 2의 조명광학부내에 제공되는 기능모듈부를 나타내고 있는 블록구성도,

도 3b는 도 3a에 따라 피사체 촬영시 전압변동상태를 나타내는 시간타이밍도,

도 4는 본 발명에 따라 CCD카메라에 자동조리개가 장착된 상태에서 피사체 촬영시의 전압변동상태를 나타내는 시간타이밍도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

110 : 지지대, 120 : 경통,

122 : 접안렌즈, 124 : 대물렌즈,

130 : 시료받침대, 140 : 베이스,

150 : CCD카메라어댑터, 160 : CCD카메라,

200 : 조명광학부, 202 : 랙,

204 : 피니언, 208 : 높이조절손잡부,

220 : 모드 전환부, 230 : 전압선택 공급부,

240 : 광량 공급부, 250 : 광원,

300 : 디스플레이부.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 조명광학장치가 구비된 현미경를 나타내고 있는 사시도, 도 2는 도 1의 조명광학부를 보이고 있는 상세블록사시도, 도 3a는 도 2의 조명광학부내에 제공되는 기능모듈부를 나타내고 있는 블록구성도, 도 3b는 도 3a에 따라 피사체 촬영시 전압변동상태를 나타내는 시간타이밍도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 조명광학장치가 구비된 현미경(100)은, 현미경 베이스(140)의 측면 일측에서 상부방향으로 소정 높이를 갖는 지지대(110)와, 그 지지대(110)의 일측에 결합되고 소정 피사체를 확대하기 위하여 제공되는 대물렌즈(124) 및 상기 대물렌즈(124)에 의해 투영된 피사체 이미지를 관찰하는 접안렌즈(122)가 구비되는 경통(120)과, 상기 경통(120) 하부에 소정 거리만큼 이격되어설치되는 시료받침대(130) 및 상기 시료받침대(130)상에 위치하는 피사체에 소정 광을 조사하는 조명광학부(200)와, 상기 경통(120)과 시료받침대(130)의 높낮이를 조절하는 경통높이조절나사부(112)·받침대조절나사부(132)와, 상기 대물렌즈(124)를 통해 투영된 피사체 이미지를 결상처리하도록 상기 경통(120) 상부에 연결되며 결상렌즈(도면 미도시)가 구비된 CCD카메라어댑터(150)와, 상기 CCD카메라어댑터(150) 상측면에 연결되고 상기 결상렌즈에 결상처리된 상기 이미지를 캡쳐한 후, 디스플레이부(300)(TV모니터)에 표시하도록 전송하는 CCD카메라(160)가 포함되어 구성된다.

여기서, 도 2에 도시된 바와 같이 현미경 베이스(140)상단에 설치되는 조명광학부(200)는, 일측 외주면이 소정 깊이로 절곡되며, 그 절곡된 일면에 랙(202)이 형성되고, 상기 랙(202)과 맞물려 결합되는 피니언(208)는 그 일단에 지지부재(210)의 관통홀(206a)에 의해 고정설치되는 소정 축(206)을 매개로 높이조절손잡부(208)가 일체로 형성된다.

그리고, 상기와 같이 구성되는 조명광학부(200)는 도 3a에 도시된 바와 같이 상기 CCD카메라(160)에 의한 피사체의 이미지 캡쳐를 위하여 상기 육안관찰시에 제공되는 전압레벨보다 일정 전압레벨이 증가된 광량을 소정 시간동안 제공할 수 있도록 조명버튼스위치(200a)의 조작에 따라 상기 육안관찰모드에서 캡쳐모드로 변환시키는 모드전환부(220)와, 상기 모드전환부(220)에 의하여 캡쳐모드로 변환시 소정 증가된 전압을 구동출력시키는 전압선택공급부(230)와, 상기 전압선택공급부(230)로부터 출력된 전압신호에 따라 일정 비율만큼 증가된 전압을 출력시켜 상기 전압에 비례하여 증가된 광이 광원(250)을 매개로 소정 시간동안 조사되도록 하는 광량구동부(240)가 포함되어 구성된다.

또한, 상기 광량구동부(240)의 출력신호에 따라 광량을 조사하는 광원(250)은 전기등 또는 광섬유 등을 통해 발광하도록 하고 있으며, 다른 발광매체를 통해서도 발광이 가능하도록 제공할 수 있음은 물론이다.

또한, 상기 CCD카메라(160)의 일측에서 최적의 광량을 확인하여 피사체가 선명하게 보일 때 캡쳐할 수 있도록 이미지캡쳐버튼(160a)이 제공된다.

이와같이 구성되는 조명광학장치가 구비된 현미경에 의하여 피사체를 캡쳐하기 위한 작용을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 검사자가 관찰하고자 하는 소정 피사체를 시료받침대(130)상에 올려놓은 상태에서 경통높이조절나사부(112) 및 받침대조절나사부(132)를 조작하여 초점을 조절하는 한편, 베이스(140)상부에 위치하고 있는 조명광학부(200)로부터 소정 전압레벨에 따른 광량을 조사받도록 한다.

이러한 상태에서, 상기 검사자는 접안렌즈(122)를 통해 시료받침대(130)상부에 위치하는 피사체를 볼수 있는 바, 그 피사체는 먼저 대물렌즈(124)를 통해 일차적으로 확대됨과 아울러 접안렌즈(122)를 통해 이차적으로 확대되며, 상기 경통(120)의 소정 위치에 결상처리되어 피사체 이미지(허상)를 관찰할 수 있게 된다.

이때, 상기와 같이 검사자가 접안렌즈(122)를 통해 피사체를 직접 검사하는 경우에는 상기 조명광학부(200)로부터 일정 전압레벨에 따른 광량, 통상적으로 전압선택공급부(230)로부터 6V에 해당되는 전압레벨이 출력되고, 상기 6V전압레벨을 인가받은 광량구동부(240)는 그에 해당되는 광량을 조사할 수 있도록 광원(250)에 소정 신호를 인가하게 된다. 상기 6V전압레벨에 대하여 조사되는 광량은 검사자가 피사체를 육안으로 충분하게 관찰할 수 있을 정도의 광량으로서, 검사자가 육안관찰모드로 계속 피사체를 관찰하는 경우에는 전압선택공급부(230)는 6V전압만을 출력시키게 된다.

즉, 도 3b의 피사체 촬영시 전압변동상태에 나타내는 시간타이밍도에 도시된 바와 같이, 상기 검사자가 접안렌즈(122)를 통해 피사체를 직접 육안관찰시에 전압선택공급부(230)로부터 제공되는 전압(V1;6V)은 'A-B'와 'C-D'영역에 해당되는 것이다.

한편, 상기와 같이 접안렌즈(122)를 통해 검사자가 직접 피사체를 관찰하는 도중에 상기 피사체 이미지를 캡쳐하여 디스플레이부(300)에 나타내는 경우가 있는 바, 이때에는 상기 검사자뿐만 아니라 검사에 참석한 다른 사람도 실시간으로 동시에 관찰할 수 있게 된다.

이와같은 경우, 통상의 전압레벨(6V)에 따른 광량만으로는 전술한 바와 같이 피사체를 선명하게 캡쳐할수 없음으로써 상기 피사체 이미지를 디스플레이부(300)에 나타낼 때 그 선명도가 저하되는 문제점을 언급한 바 있다.

따라서, 검사자의 육안관찰에 따라 피사체를 관찰하면서 그 관찰된 피사체 이미지를 캡쳐하고자 하는 경우에는 상기 전압레벨(6V)보다 증가된 전압레벨을 공급함으로써 광을 더 밝게 제공하여야 한다.

상기와 같은 과정을 이하 상세하게 설명하기로 한다.

전술한바와 같이 육안관찰에서 피사체이미지를 캡쳐하고자 하는 경우, 검사자는 조명광학부(200)의 일측에 제공된 조명버튼스위치(200a)를 온동작시킨다. 상기 조명버튼스위치(200a)의 온동작에 따라 모드전환부(220)는 육안관찰모드에서 피사체이미지 캡쳐모드로 전환이 이루어지며, 그 모드전환부(220)의 출력신호에 따라 전압선택공급부(230)는 6V전압레벨에서 일정 전압이 승압된 전압레벨(V2)(도 3b;B-C영역), 예컨대 12V전압을 공급할수 있도록 전압공급선택동작이 이루어진다.

이에따라, 상기 전압선택공급부(230)는 12V전압레벨신호를 출력하며, 상기 12V전압레벨신호를 인가받은 광량구동부(240)는 상기 6V전압레벨에 따른 광량보다 증가된 광량을 조사할 수 있도록 광원(250)에 소정 변화된 신호를 인가하게 되고, 상기 변화된 신호를 인가받은 상기 광원(250)은 상기 12V전압레벨에 비례하여 광을 시료받침대(130)상으로 조사하게 된다.

상기와 같은 상태에서, 검사자는 육안관찰에 의해 광량이 피사체에 더 많이 조사되는 시점(도 3b;B-C영역)을 판단할 수 있으며, 상기 B-C영역동안 검사자는 CCD카메라(160)에 장착된 이미지캡쳐버튼(160a)을 조작한다.

상기 이미지캡쳐버튼(160a) 조작에 따라 CCD카메라어댑터(150)의 결상렌즈에 결상처리된 피사체이미지는 CCD카메라(160)의 캡쳐동작에 따라 캡쳐되게 되고, 이후 전송매체를 매개하여 디스플레이부(300)에 표시되게 된다.

여기서, 상기 12V전압이 공급되는 시간은 CCD카메라(160)가 캡쳐할 수 있는 충분한 시간이 제공되어야 하며, 캡쳐동작이 완료된 후 즉, 상기 공급시간(B-C영역)이 완료된 후에는 전압선택공급부(230)로부터 출력되는 전압레벨은 상기 육안관찰모드에서 공급되는 6V전압으로 자동 복귀되게 된다.

한편, 상기 조명광학부(200)의 조명버튼스위치(200a) 조작에 따라 피사체에 조사되는 광량을 조절할 수가 있으나, 받침대조절나사부(132)에 의해 상기 시료받침대(130)가 상방향으로 이동되는 경우가 발생(피사체 촛점 조정시)되면, 상기 전술한 12V전압레벨에 따른 광량이 충분하게 조사되지 못하는 문제점이 발생될 수 있다.

즉, 상기 12V전압레벨로 전압을 승압하여 그에 따른 광량을 조사한다고 하더라도, 초기상태 위치의 시료받침대(130)와 광원(250)과의 상호 간격이 멀어지게 되면 그 거리만큼 광량이 조사되지 못하게 되고 이에 따라 CCD카메라(160)에 의한 피사체이미지 캡쳐작업이 선명하게 이루어지지 못하게 되는 것이다.

따라서, 조명광학부(200)의 높이를 베이스(140)으로부터 상부방향으로 일정 높이까지 이동시켜 시료받침대(130)의 이동에 관계없이 광량을 최적상태로 조사할 수 있어야 한다.

여기서, 상기와 같이 시료받침대(130)가 상방향으로 이동시 조명광학부(200)의 높이조절에 따른 광(光) 조사과정을 설명하기로 한다.

먼저, 시료받침대(130)가 초기상태에서 상부방향으로 일정 높이만큼 이동되었다면, 검사자는 조명광학부(200)의 일측에 지지부재(210)에 일체로 결합된 높낮이조절손잡이(208)를 소정 방향으로 돌리게 되고, 그 높낮이조절손잡이(208)와 소정 축(206)을 매개로 일체로 형성된 피니언(204)도 동일한 방향으로 회전하게 된다.

그러면, 조명광학부(200)의 절곡면에 형성된 랙(202)에 상기 피니언(204)이 맞물려있기 때문에 지지부재(210)에 결합된 피니언(204)의 회전운동에 따라 상기 조명광학부(200)만이 상부방향으로 이동될 수가 있게 된다.

따라서, 시료받침대(130)의 이동에 따라 조명광학부(200)와의 상호 이격거리가 멀어지게된다 하더라도, 조명광학부(200)의 높낮이를 조절할 수가 있음으로써 광량을 일정하게 유지시켜 공급할 수가 있게되는 것이다.

한편, 도 4는 본 발명에 따라 CCD카메라에 자동조리개가 장착된 상태에서 피사체 촬영시의 전압변동상태를 나타내는 시간타이밍도이다.

먼저, 자동조리개(Auto Iris)가 장착된 CCD카메라(160)는 12V전압레벨에 따른 소정 광량이 조사되는 시점에서 그 광량이 연속적으로 변화되는 바, 상기 변화되는 시점동안 가장 최적의 광량을 구별하여 피사체 이미지를 자동으로 캡쳐하게 된다.

즉, CCD카메라(160)에 자동조리개가 부착된 상태에서 검사자가 피사체를 촬영하기 위해 모드전환부(220)의 조명버튼스위치(200a)를 온동작하면, 이때에는 전압선택공급부(230)로부터 인가되는 12V전압레벨이 일정시간동안 계속 유지되어 공급되는 것이 아니라, 상기 조명버튼스위치(200a)를 조작하는 시점(B)에 소정 전압레벨(V2)(12V)에 따른 전압공급이 이루어지고, 상기 시점(B) 이후부터 시간흐름에 따라 캡쳐할 수 있는 시점(C)까지 광량 조도가 변화되어 공급되는 것이다.

이때, 일반 육안관찰시의 공급전압(V1)보다 증배된 전압(V2)이 상기 피사체에 조사되는 바, 상기 전압(V2)이 공급되고 있는 'B-C'영역에서 제일 선명한 시점의 최적광량을 자동조리개가 확인하여 피사체 이미지를 캡쳐하게 된다.

한편, 상기 조명광학부(200)은 상기 전술한 전압조건 이외의 전압으로 조절이 가능함은 물론, 이에 따라 상기 피사체에 조사되는 광량을 조절할 수가 있기 때문에, 상기 피사체에 대한 여러 형태의 이미지를 캡쳐할 수가 있다.

그리고, 본 발명에서는 CCD카메라에 의하여 피사체이미지를 캡쳐하는 실시예가 설명되었지만, 상기 CCD카메라뿐만 아니라 디지털카메라와 같이 다양한 영상촬영장치에 의해 피사체 이미지를 캡쳐할 수 있음은 물론이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 조명광학장치가 구비된 현미경은, 소정 피사체 이미지를 모니터 등에 디스플레이시키고자 하는 경우 육안으로 직접 관찰할 때 제공되는 광량보다 소정 레벨 증배된 광량을 조사함으로써, CCD카메라에 의한 상기 피사체 이미지를 선명하게 캡쳐하여 디스플레이 시킬수가 있다.

따라서, 상기 피사체에 대한 이미지를 검사자만이 관찰하는 것보다 다수 이용자가 상기 디스플레이되는 이미지를 선명하게 관찰할 수가 있어 효율적이고 양질의 검사데이터를 산출할 수가 있는 것이다.

Claims (3)

1. 소정 피사체를 육안관찰시에 조명광학부로부터 일정 레벨의 광량을 인가받아 조사하고, 그 피사체 이미지를 CCD카메라의 촬상동작에 따라 촬상후 디스플레이시키는 현미경에 있어서,

   상기 조명광학부는; 일측 외주면이 소정 깊이로 절곡되며, 그 절곡된 일면에 랙(202)이 형성되고, 상기 랙(202)과 맞물려 결합되는 피니언(204)는 그 일단에 지지부재(210)에 의해 고정 설치되는 소정 축(206)을 매개로 일체로 형성된 높이조절손잡이부(208)의 조작에 따라 상하 이동되도록 상기 현미경 베이스 상단에 설치된 상태에서, 캡쳐모드시에 시료받침대(130)의 이동에 관계없이 조명버튼스위치(200a)의 조작에 따라 소정 레벨만큼 증가되어 최적상태의 전압레벨에 대응되는 광량을 광량구동부(240)로부터 조사받고, 상기 CCD카메라에 자동조리개가 장착된 상태에서 피사체를 캡쳐하는 경우에는 조명버튼스위치(200a)의 조작에 따라 소정 시간동안 광 조도가 연속적으로 변화되는 것을 특징으로 하는 조명광학장치가 구비된 현미경.
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