KR101926059B1

KR101926059B1 - 스마트 기기용 자유 회전식 현미경

Info

Publication number: KR101926059B1
Application number: KR1020170104231A
Authority: KR
Inventors: 장성환; 유영은; 강재구; 김정엽; 김재구; 김관오; 황경현; 최두선
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2017-08-17
Filing date: 2017-08-17
Publication date: 2018-12-06

Abstract

스마트 기기용 자유 회전식 현미경은 대물 렌즈부, 접안 렌즈부, 대물 스테이지, 접안 스테이지, 중공형 회전 결합부, 및 거치대를 포함한다. 대물 스테이지는 대물 렌즈부를 지지하며 제1 미러를 포함한다. 접안 스테이지는 접안 렌즈부를 지지하며 제2 미러를 포함한다. 중공형 회전 결합부는 대물 스테이지와 접안 스테이지에 연결 설치되어 대물 스테이지와 접안 스테이지를 회전 가능하게 상호 결합시키며, 대물 스테이지의 위치 고정을 위한 스토퍼를 포함한다. 거치대는 스마트 기기의 카메라가 접안 렌즈부와 마주하도록 접안 스테이지 상에 스마트 기기를 지지한다.

Description

스마트 기기용 자유 회전식 현미경 {FREE ROTATIONAL MICROSCOPE FOR SMART DEVICE}

본 발명은 현미경에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스마트 기기와 결합되어 손쉽게 이미지를 공유 및 분석할 수 있는 스마트 기기용 현미경에 관한 것이다.

최근 다양한 기술 분야에서 사물 인터넷(Internet of Things, IOT)이 적용되고 있고, 많은 제품들이 스마트 기기화 되고 있으나, 기초 과학 분야의 분석 기기들에 있어서는 사물 인터넷 적용 및 스마트 기기화가 상대적으로 늦어지고 있다.

예를 들어 생물, 재료, 기계 등의 분야에서 가장 기본적인 형상 측정 및 분석 장비인 현미경에 있어서도 현미경과 연결된 별도의 카메라를 이용하여 이미지를 얻거나, 컴퓨터에 이미지를 저장한 후 분석을 진행하고 있다.

최근 들어, 현미경의 접안 렌즈 부위에 스마트폰 거치대를 체결하여 현미경과 스마트 폰을 결합시키거나(특허문헌 1), 현미경을 소형 모듈화하여 스마트 폰의 카메라에 장착하는 방식(특허문헌 2) 등 스마트 기기와 현미경을 결합시킨 기술들이 개발되고 있다.

1. 한국 등록특허 제10-1591902호 "현미경 연결용 스마트폰 거치대" 2. 일본 공개특허 제2015-135533호 "스마트 디바이스용 렌즈 유닛 및 투과형 복식 현미경 장치" 그러나 특허문헌 1은 현미경의 구조에 따라 정립형(uplight type)과 도립형(inverted type) 중 어느 하나로 그 형태가 고정되는 제약이 있으며, 특허문헌 2 또한 정립형과 도립형의 자유로운 전환이 불가능한 한계가 있다.

본 발명은 정립형과 도립형의 전환이 가능하고, 정립형과 도립형 이외의 다양한 각도에서 시편을 촬영할 수 있으며, 스마트 기기를 이용하여 손쉽게 이미지를 공유 및 분석할 수 있는 스마트 기기용 자유 회전식 현미경을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 기기용 자유 회전식 현미경은, ⅰ) 상호 이격된 대물 렌즈부 및 접안 렌즈부와, ⅱ) 대물 렌즈부를 지지하며 제1 미러를 포함하는 대물 스테이지와, ⅲ) 접안 렌즈부를 지지하며 제2 미러를 포함하는 접안 스테이지와, ⅳ) 대물 스테이지와 접안 스테이지에 연결 설치되어 대물 스테이지와 접안 스테이지를 회전 가능하게 상호 결합시키며, 대물 스테이지의 위치 고정을 위한 스토퍼를 포함하는 중공형 회전 결합부와, ⅴ) 스마트 기기의 카메라가 접안 렌즈부와 마주하도록 접안 스테이지 상에 스마트 기기를 지지하는 거치대를 포함한다.

제1 미러와 제2 미러 각각은 대물 렌즈부 및 접안 렌즈부 각각에 대해 경사지게 위치할 수 있고, 대물 렌즈부를 통과한 빛은 제1 미러와 제2 미러에 의해 차례로 굴절되어 접안 렌즈부에 입사할 수 있다.

대물 렌즈부와 접안 렌즈부 각각은 대물 스테이지와 접안 스테이지 각각의 바깥에 고정될 수 있다. 스마트 기기용 자유 회전식 현미경은 대물 스테이지에 착탈식으로 결합되는 광원 유닛을 더 포함할 수 있다. 광원 유닛은 대물 스테이지에 결합되는 홀더와, 홀더에 결합된 광원과, 홀더에 설치되며 높이 조절 기능을 가지는 시편 지지대를 포함할 수 있다.

다른 한편으로, 대물 렌즈부와 접안 렌즈부 각각은 대물 스테이지와 접안 스테이지 각각의 내측에 고정될 수 있다. 스마트 기기용 자유 회전식 현미경은, 대물 스테이지에 설치되어 시편을 향해 빛을 방출하는 적어도 하나의 광원을 더 포함할 수 있다.

중공형 회전 결합부는 대물 스테이지와 접안 스테이지의 두 결합면을 관통하는 힌지 축과, 힌지 축에 체결되는 플랜지 부재를 포함할 수 있다. 힌지 축과 플랜지 부재 각각은 빛을 통과시키도록 속이 빈 원통형으로 이루어질 수 있다.

스토퍼는 두 결합면 중 어느 하나의 결합면에서 탄성 부재를 매개로 결합된 적어도 하나의 볼 부재와, 다른 하나의 결합면에서 볼 부재의 회전 경로에 대응하도록 위치하는 가이드 홈과, 가이드 홈에서 미리 설정된 간격을 두고 위치하는 복수의 정지 홈을 포함할 수 있다.

복수의 정지 홈 각각의 깊이는 가이드 홈의 깊이보다 클 수 있고, 복수의 정지 홈 각각의 폭은 가이드 홈의 폭보다 클 수 있으며, 대물 스테이지는 적어도 하나의 볼 부재가 정지 홈과 맞물릴 때 회전이 정지될 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 스마트 기기용 자유 회전식 현미경은, ⅰ) 대물 렌즈부와 제1 미러를 포함하는 대물 스테이지와, ⅱ) 접안 렌즈부와 제2 미러를 포함하는 접안 스테이지와, ⅲ) 대물 스테이지와 접안 스테이지를 회전 가능하게 상호 결합시키며, 대물 스테이지의 위치 고정을 위한 스토퍼를 포함하는 중공형 회전 결합부와, ⅳ) 스마트 기기의 카메라가 접안 렌즈부와 마주하도록 접안 스테이지 상에 스마트 기기를 지지하는 거치대를 포함한다. 대물 스테이지와 접안 스테이지 각각은 정사각 단면을 이루는 네 개의 둘레면, 정팔각 단면을 이루는 여덟 개의 둘레면, 정십이각 단면을 이루는 열두 개의 둘레면 중 어느 하나를 포함한다. 대물 스테이지는 360° 회전하면서 360°를 자신의 둘레면의 개수로 나눈 각도만큼 정지한다.

실시예들에 따르면, 스마트 기기용 자유 회전식 현미경은 정립형과 도립형의 전환이 가능할 뿐만 아니라 다양한 각도에 위치하는 시편을 용이하게 촬영할 수 있으며, 스마트 기기의 무선 통신 기능을 이용하여 이미지를 쉽게 공유 및 분석할 수 있다. 스마트 기기용 자유 회전식 현미경은 액체 생검 분야에 적용 가능하고, 액체 생검의 절차를 간단하고 빠르게 도와주는 매개체 역할을 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스마트 기기용 자유 회전식 현미경(이하, 편의상 '현미경'이라 한다)의 결합 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 현미경의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시한 현미경의 개략 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시한 현미경 중 중공형 회전 결합부의 예시를 나타낸 구성도이다.
도 5는 도 4에 도시한 대물 스테이지의 결합면과 접안 스테이지의 결합면의 예시를 나타낸 구성도이다.
도 6은 도 5의 A-A'선과 B-B'선을 기준으로 절개한 단면도이다.
도 7은 대물 스테이지의 회전에 따른 여러 상태를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 1에 도시한 현미경의 첫 번째 변형예를 도시한 개략도이다.
도 9는 도 1에 도시한 현미경의 두 번째 변형예를 도시한 개략도이다.
도 10은 도 1에 도시한 현미경의 세 번째 변형예를 도시한 개략도이다.
도 11과 도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 현미경의 측면도이다.
도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 현미경의 사시도이다.
도 14는 도 13에 도시한 현미경의 개략 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1과 도 2는 각각 본 발명의 제1 실시예에 따른 스마트 기기용 자유 회전식 현미경(이하, 편의상 '현미경'이라 한다)의 결합 사시도와 분해 사시도이고, 도 3은 도 1에 도시한 현미경의 개략 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참고하면, 제1 실시예의 현미경(100)은 크게 대물 렌즈부(10)와 접안 렌즈부(30), 대물 렌즈부(10)를 지지하는 대물 스테이지(20), 접안 렌즈부(30)를 지지하는 접안 스테이지(40), 대물 스테이지(20)와 접안 스테이지(40)를 상호 결합시키는 중공형 회전 결합부(50), 접안 렌즈부(30)에 결합되는 거치대(60)를 포함한다.

대물 렌즈부(10)는 제1 경통(11)과, 제1 경통(11)의 내부에 정렬된 복수의 렌즈(도시하지 않음)를 포함한다. 접안 렌즈부(30)는 제2 경통(31)과, 제2 경통(31)의 내부에 정렬된 복수의 렌즈(도시하지 않음)를 포함한다.

대물 스테이지(20)는 속이 빈 정육면체 또는 직육면체 구조물로 이루어지며, 내부에 고정된 제1 미러(25)를 포함한다. 접안 스테이지(40) 또한 속이 빈 정육면체 또는 직육면체 구조물로 이루어지고, 내부에 고정된 제2 미러(45)를 포함한다. Y 방향에 따른 접안 스테이지(40)의 길이가 대물 스테이지(20)의 길이보다 클 수 있으며, 이 경우 거치대(60)와 대물 렌즈부(10)의 간섭을 피할 수 있다.

대물 스테이지(20)는 정육면체 또는 직육면체를 이루는 여섯 개의 면을 포함한다. 여섯 개의 면은 접안 스테이지(40)와 마주하는 결합면(21)과, Y 방향을 따라 결합면(21)과 마주하는 외측면(22)과, 나머지 네 개의 둘레면을 포함한다. 제1 경통(11)의 하측 단부는 네 개의 둘레면 중 어느 하나의 둘레면 상에 고정된다. 네 개의 둘레면 중 제1 경통(11)이 고정된 둘레면을 편의상 제1 고정면(23)이라 한다.

접안 스테이지(40)는 직육면체를 이루는 여섯 개의 면을 포함한다. 여섯 개의 면은 대물 스테이지(20)와 마주하는 결합면(41)과, Y 방향을 따라 결합면(41)과 마주하는 외측면(42)과, 나머지 네 개의 둘레면을 포함한다. 제2 경통(31)의 하측 단부는 네 개의 둘레면 중 어느 하나의 둘레면 상에 고정된다. 네 개의 둘레면 중 제2 경통(31)이 고정된 둘레면을 편의상 제2 고정면(43)이라 한다.

대물 스테이지(20)의 제1 고정면(23)에는 제1 경통(11)의 내경에 대응하는 제1 개구(OP1)가 위치하며, 대물 렌즈부(10)의 렌즈들은 제1 개구(OP1)를 통해 제1 미러(25)와 마주한다. 접안 스테이지(40)의 제2 고정면(43)에는 제2 경통(31)의 내경에 대응하는 제2 개구(OP2)가 위치하고, 접안 렌즈부(30)의 렌즈들은 제2 개구(OP2)를 통해 제2 미러(45)와 마주한다.

대물 렌즈부(10)와 접안 렌즈부(30) 각각은 Z 방향과 나란하게 위치할 수 있고, 제1 미러(25)와 제2 미러(45)는 Y 방향 및 Z 방향에 대해 45°의 각도로 경사지게 위치할 수 있다. 이 경우 대물 렌즈부(10)를 거쳐 제1 미러(25)에 입사된 빛은 직각으로 굴절되어 제2 미러(45)를 향하고, 제2 미러(45)에 입사된 빛은 직각으로 굴절되어 접안 렌즈부(30)를 향한다.

거치대(60)는 접안 렌즈부(30)에 착탈식으로 결합되며, 스마트 기기(70)를 접안 렌즈부(30)에 결합시키는 기능을 한다. 거치대(60)는 스마트 기기(70)를 지지하는 플레이트(61)와, 플레이트(61)의 아랫면에 고정되며 접안 렌즈부(30)의 제2 경통(31)에 끼워지는 체결 링(62)을 포함할 수 있다. 플레이트(61)에는 체결 링(62)의 내부를 노출시키는 제3 개구(OP3)가 위치한다.

거치대(60)는 제3 개구(OP3)와 일정 거리를 두고 플레이트(61) 상에 위치하는 점착층(63)을 포함할 수 있다. 스마트 기기(70)는 뒷면의 카메라(71)가 제3 개구(OP3)와 마주하도록 플레이트(61) 상에 위치하며, 점착층(63)에 의해 플레이트(61) 상에 부착될 수 있다. 점착층(63)은 여러 번 붙이고 떼내는 것이 가능한 젤 스티커 등으로 제작될 수 있다. 스마트 기기(70)의 카메라(71)는 제3 개구(OP3)를 통해 접안 렌즈부(30)의 렌즈들과 마주한다.

중공형 회전 결합부(50)는 대물 스테이지(20)의 결합면(21)과 접안 스테이지(40)의 결합면(41)에 연결 설치되어 대물 스테이지(20)와 접안 스테이지(40)를 회전 가능하게 상호 결합시킨다. 중공형 회전 결합부(50)는 빛을 통과시키는 개구부(중공)을 가지는 구조물로서, 제1 미러(25)와 제2 미러(45) 사이의 광 경로를 제공한다. 또한, 중공형 회전 결합부(50)는 대물 스테이지(20)의 위치 고정을 위한 스토퍼를 포함한다.

중공형 회전 결합부(50)는 다양한 기구들의 조합으로 구성된다. 다음에 설명하는 중공형 회전 결합부(50)의 구성은 하나의 예시일 뿐이며, 중공형 회전 결합부(50)의 구성은 하기 예시에 한정되지 않고 다양하게 변형 가능하다.

도 4는 도 3에 도시한 현미경 중 중공형 회전 결합부의 예시를 나타낸 구성도이고, 도 5는 도 4에 도시한 대물 스테이지의 결합면과 접안 스테이지의 결합면의 예시를 나타낸 구성도이다.

도 4와 도 5를 참고하면, 대물 스테이지(20)의 결합면(21)에 제4 개구(OP4)가 위치하고, 접안 스테이지(40)의 결합면(41)에 제5 개구(OP5)가 위치한다. 중공형 회전 결합부(50)는 두 개의 결합면(21, 41)을 관통하여 제4 개구(OP4) 및 제5 개구(OP5)에 끼워지는 힌지 축(51)과, 힌지 축(51)에 체결되는 플랜지 부재(52)를 포함할 수 있다.

힌지 축(51)은 일측 단부에 수직으로 꺾인 플랜지(511)를 포함할 수 있으며, 플랜지(511)는 두 개의 결합면(21, 41) 중 어느 하나의 결합면과 접촉한다. 플랜지 부재(52)는 힌지 축(51)의 반대측 단부에서 힌지 축(51)에 체결될 수 있고, 두 개의 결합면(21, 41) 중 다른 하나의 결합면과 접촉한다. 플랜지(511)와 플랜지 부재(52)에 의해 힌지 축(51)은 두 개의 결합면(21, 41)으로부터 이탈하지 않는다.

대물 스테이지(20)와 접안 스테이지(40)는 힌지 축(51)과 플랜지 부재(52)에 의해 상호 결합되며, 힌지 축(51)을 중심으로 회전할 수 있다. 힌지 축(51)과 플랜지 부재(52)는 빛을 통과시킬 수 있도록 속이 빈 원통 구조로 이루어진다.

스토퍼(53)는 회전하는 대물 스테이지(20)를 특정 위치에 정지시키는 기능을 한다. 예를 들어, 스토퍼(53)는 어느 하나의 결합면에서 탄성 부재(54)를 매개로 결합된 적어도 하나의 볼 부재(55)와, 다른 하나의 결합면에서 볼 부재(55)의 회전 경로에 대응하도록 위치하는 원형의 가이드 홈(56)과, 원형의 가이드 홈(56)에서 미리 설정된 간격을 두고 위치하는 복수의 정지 홈(57)을 포함할 수 있다.

도 4와 도 5에서는 두 개의 볼 부재(55)가 대물 스테이지(20)의 결합면(21)에 위치하고, 가이드 홈(56)과 복수의 정지 홈(57)이 접안 스테이지(40)의 결합면(41)에 위치하는 경우를 도시하였다. 그러나, 볼 부재(55)의 개수는 도시한 예시로 한정되지 않으며, 볼 부재(55)와 가이드 홈(56) 및 정지 홈(57)의 위치는 서로 바뀔 수 있다.

원형의 가이드 홈(56)을 따라 네 개의 정지 홈(57)이 90° 간격을 두고 위치할 수 있다. 특히 네 개의 정지 홈(57)은 결합면(41)의 상하좌우 네 가장자리에 대응하여 위치할 수 있다. 도 6은 도 5의 A-A'선과 B-B'선을 기준으로 절개한 단면도이다.

도 6을 참고하면, 정지 홈(57)의 깊이는 가이드 홈(56)의 깊이보다 크고, 정지 홈(57)의 폭은 가이드 홈(56)의 폭보다 크다. 정지 홈(57)은 볼 부재(55)의 절반을 수용하는 크기로 형성될 수 있다.

도 4 내지 도 6을 참고하면, 볼 부재(55)는 네 개의 정지 홈(57) 중 어느 하나의 정지 홈(57)에 맞물릴 수 있다. 이때 탄성 부재(54)가 정지 홈(57)을 향해 볼 부재(55)를 가압하고 있으므로, 대물 스테이지(20)는 이 위치에서 움직이지 않고 정지한다.

그리고 사용자가 접안 스테이지(40)를 한 손으로 잡은 상태에서 다른 한 손으로 대물 스테이지(20)에 회전력을 가하면, 회전력에 의해 탄성 부재(54)가 눌리면서 볼 부재(55)가 정지 홈(57)으로부터 이탈한다. 볼 부재(55)가 정지 홈(57)으로부터 이탈하는 순간 대물 스테이지(20)가 회전하고, 대물 스테이지(20)가 회전하는 동안 볼 부재(55)는 가이드 홈(56)을 따라 이동한다.

볼 부재(55)가 다음에 위치하는 정지 홈(57)에 맞물리면 압축되었던 탄성 부재(54)가 늘어나 정지 홈(57)을 향해 볼 부재(55)를 가압하고, 이로써 대물 스테이지(20)의 회전이 멈춘다. 대물 스테이지(20)는 이러한 과정을 반복하면서 접안 스테이지(40)에 대해 90°씩 여러 번 회전할 수 있다.

도 7은 대물 스테이지의 회전에 따른 여러 상태를 나타낸 도면이다. 도 7에서는 편의상 거치대를 생략하였다.

도 7을 참고하면, 제1 실시예에서 네 개의 둘레면을 포함하는 대물 스테이지(20)는 360°를 둘레면의 수로 나눈 각도인 90°씩 회전 가능하고, 90° 회전 시마다 스토퍼에 의해 그 위치가 고정될 수 있다. 대물 스테이지(20)가 90°씩 네 번 회전하면 처음 상태로 복귀한다. 도 7에 도시한 네 개의 상태를 각각 제1 상태, 제2 상태, 제3 상태, 제4 상태라 한다.

제1 상태에서 대물 렌즈부(10)는 위를 향하고 있으며, 시편(200)은 대물 렌즈부(10)의 상측에 위치할 수 있다. 제3 상태에서 대물 렌즈부(10)는 아래를 향하고 있고, 시편(200)은 대물 렌즈부(10)의 하측에 위치할 수 있다. 제1 상태의 현미경은 도립형(inverted type)이고, 제3 상태의 현미경은 정립형(uplight type)이다.

제2 상태와 제4 상태에서 대물 렌즈부(10)는 옆을 향하고 있으며, 시편(200)은 대물 렌즈부(10)의 옆쪽에 위치할 수 있다. 제1 실시예의 현미경은 대물 스테이지(20)의 회전에 의해 정립형과 도립형의 전환이 가능하며, 옆 방향에 위치하는 시편(200) 또한 용이하게 촬영할 수 있다.

다시 도 1을 참고하면, 거치대(60)에 장착된 스마트 기기(70)는 시편의 확대 이미지를 표시 및 저장할 수 있으며, 무선 통신에 기반한 앱 서비스를 이용하여 이미지를 전송 및 공유할 수 있다.

예를 들어, 소형 의료 기관에서 본 실시예의 현미경(100)을 이용하여 스마트 기기(70)로 시편의 이미지를 얻고, 앱을 이용하여 이미지를 서버로 전송하며, 서버가 전송받은 이미지를 저장 및 분석하고, 소형 의료 기관의 담당자 또는 환자의 스마트 기기로 분석 정보를 통보할 수 있다.

최근 혈중 암세포의 검출과 같은 새로운 액체 생검 분야가 발달함에 따라, 현미경을 이용하여 분석할 수 있는 각종 질병의 징후들이 늘어나고 있다. 현미경을 이용하여 세포의 모양 및 개수를 계수하는 것만으로도 환자의 염증 정도나, 암 환자의 치료 후 징후 모니터링 등과 같은 건강 체크에 큰 도움을 주는 분석을 할 수 있다.

본 실시예의 현미경(100)은 액체 생검의 절차를 더욱 간단하고 빠르게 도와주는 매개체 역할을 수행할 수 있으며, 빅데이터의 빠르고 쉬운 공유를 가능하게 한다.

상기에서는 대물 스테이지(20)와 접안 스테이지(40)가 네 개의 둘레면(정사각 단면)을 가지는 경우를 도시하였으나, 대물 스테이지(20)와 접안 스테이지(40)는 정팔각 단면, 정십이각 단면, 또는 원형 단면 등 다양한 단면 형상을 가질 수 있다.

도 8은 도 1에 도시한 현미경의 첫 번째 변형예를 도시한 개략도로서, 대물 스테이지 및 접안 스테이지의 둘레면 외형과, 스토퍼의 일부를 도시하였다.

도 8을 참고하면, 대물 스테이지(20)와 접안 스테이지(40) 각각은 여덟 개의 둘레면(정팔각 단면)을 포함할 수 있다. 이 경우 가이드 홈(56)을 따라 여덟 개의 정지 홈(57)이 45°의 각도를 두고 위치할 수 있다. 대물 스테이지(20)는 45°씩 회전할 수 있으며, 45° 회전 시마다 스토퍼에 의해 그 위치가 고정될 수 있다.

도 9는 도 1에 도시한 현미경의 두 번째 변형예를 도시한 개략도로서, 대물 스테이지 및 접안 스테이지의 둘레면 외형과, 스토퍼의 일부를 도시하였다.

도 9를 참고하면, 대물 스테이지(20)와 접안 스테이지(40) 각각은 열두 개의 둘레면(정십이각 단면)을 포함할 수 있다. 이 경우 가이드 홈(56)을 따라 열두 개의 정지 홈(57)이 30°의 각도를 두고 위치할 수 있다. 대물 스테이지(20)는 30°씩 회전할 수 있으며, 30° 회전 시마다 스토퍼에 의해 그 위치가 고정될 수 있다.

도 10은 도 1에 도시한 현미경의 세 번째 변형예를 도시한 개략도로서, 대물 스테이지 및 접안 스테이지의 둘레면 외형과, 스토퍼의 일부를 도시하였다.

도 10을 참고하면, 대물 스테이지(20)와 접안 스테이지(40) 각각은 원통 모양의 둘레면(원형 단면)을 포함할 수 있다. 이 경우 가이드 홈(56)을 따라 열두 개보다 많은 복수의 정지 홈(57)이 30°보다 작은 각도를 두고 위치할 수 있다. 다른 한편으로, 가이드 홈(56) 없이 복수의 정지 홈(57)이 원을 그리면서 서로 이웃하게 위치할 수도 있다.

대물 스테이지(20)는 30°보다 작은 각도, 예를 들어 15°씩 회전할 수 있으며, 15° 회전 시마다 스토퍼에 의해 그 위치가 고정될 수 있다.

도 11과 도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 현미경의 측면도이다.

도 11과 도 12를 참고하면, 제2 실시예의 현미경(110)은 대물 스테이지(20)에 착탈식으로 결합되는 광원 유닛(80)을 더 포함하는 것을 제외하고 전술한 제1 실시예와 같은 구성으로 이루어진다.

광원 유닛(80)은 대물 스테이지(20)에 결합되는 홀더(81)와, 홀더(81)에 결합된 광원(82)과, 홀더(81)에 설치된 시편 지지대(83)를 포함할 수 있다. 홀더(81)는 광원(82)이 대물 렌즈부(10)를 향하도록 대물 스테이지(20)에 결합되며, 시편 지지대(83)는 대물 렌즈부(10)와 광원(82) 사이에 위치한다. 시편 지지대(83)에는 제6 개구(OP6)가 위치할 수 있다.

시편 지지대(83)는 광원(82)과 대물 렌즈부(10) 사이에서 그 높이가 조절될 수 있다. 예를 들어, 시편 지지대(83)는 랙 기어(84)에 의해 홀더(81)에 결합되고, 피니언 기어로 이루어진 높이 조절부(85)가 랙 기어(84)에 결합 설치될 수 있다. 높이 조절부(85)의 회전에 의해 랙 기어(84)가 위 또는 아래로 움직이면서 시편 지지대(83)의 높낮이가 조절된다.

도 11에서는 현미경이 도립형인 상태를 도시하였다. 이 경우 대물 렌즈부(10)의 상측에 시편 지지대(83)가 위치하고, 시편 지지대(83)의 상측에 광원(82)이 위치한다. 시편(200)은 투명 슬라이드에 고정된 상태로 시편 지지대(83) 상에 위치할 수 있다.

도 12에서는 현미경이 정립형인 상태를 도시하였다. 이 경우 대물 렌즈부(10)의 하측에 시편 지지대(83)가 위치하고, 시편 지지대(83)의 하측에 광원(82)이 위치한다. 시편(200)은 투명 슬라이드에 고정된 상태로 시편 지지대(83) 상에 위치할 수 있다.

도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 현미경의 사시도이고, 도 14는 도 13에 도시한 현미경의 개략 단면도이다.

도 13과 도 14를 참고하면, 제3 실시예의 현미경(120)에서 대물 렌즈부(10)는 대물 스테이지(20)의 내부에 위치하고, 접안 렌즈부(30)는 접안 스테이지(40)의 내부에 위치한다. 즉 제1 경통(11)의 상측 단부가 대물 스테이지(20)의 제1 고정면(23) 내측에 고정되며, 제2 경통(31)의 상측 단부가 접안 스테이지(40)의 제2 고정면(43) 내측에 고정된다.

이 경우 대물 스테이지(20) 및 접안 스테이지(40)의 바깥으로 렌즈들이 돌출되지 않는다. 대물 스테이지(20)는 내부 공간에 대물 렌즈부(10)와 제1 미러(25)를 배치할 수 있도록 제1 실시예의 대물 스테이지보다 크게 제작될 수 있다. 접안 스테이지(40) 또한 내부 공간에 접안 렌즈부(30)와 제2 미러(45)를 배치할 수 있도록 제1 실시예의 접안 스테이지보다 크게 제작될 수 있다.

거치대(60)는 스마트 기기(70)를 지지하는 플레이트(61)와, 플레이트(61)의 아랫면에 위치하는 제1 점착층(64)과, 플레이트(61)의 윗면에 위치하는 제2 점착층(65)을 포함할 수 있다. 거치대(60)는 제1 점착층(64)에 의해 접안 스테이지(40)의 제2 고정면(43) 상에 부착될 수 있다.

플레이트(61)에는 접안 렌즈부(30)를 노출시키는 제3 개구(OP3)가 위치하며, 스마트 기기(70)는 뒷면의 카메라(71)가 제3 개구(OP3)와 마주하도록 플레이트(61) 상에 위치한다. 스마트 기기(70)는 제2 점착층(65)에 의해 플레이트(61) 상에 부착될 수 있다. 제1 점착층(64)과 제2 점착층(65)은 여러 번 붙이고 떼내는 것이 가능한 젤 스티커 등으로 제작될 수 있다.

대물 스테이지(20)의 제1 고정면(23) 외측에 적어도 하나의 광원(82)이 설치될 수 있다. 적어도 하나의 광원(82)은 백색 발광 다이오드와 형광 발광 다이오드를 포함할 수 있으나, 이러한 예시로 한정되지 않는다. 광원(82)은 대물 스테이지(20)에 장착된 배터리에 연결되거나, 대물 스테이지(20)에 설치된 전선을 통해 외부 전원에 연결될 수 있다.

적어도 하나의 광원(82)은 반사 현미경 구현을 위한 것으로서, 시편(200)을 향해 빛을 방출한다. 시편(200)에서 반사된 빛은 대물 렌즈부(10)를 거쳐 제1 미러(25)에 입사하고, 제1 미러(25)에서 직각으로 굴절되어 제2 미러(45)를 향하며, 제2 미러(45)에서 다시 직각으로 굴절되어 접안 렌즈부(30)를 향한다.

제3 실시예의 현미경(120)은 대물 렌즈부(10) 및 접안 렌즈부(30)의 위치, 거치대(60)의 구성, 적어도 하나의 광원(82)이 추가되는 것을 제외하고 전술한 제1 실시예와 동일 또는 유사한 구성으로 이루어진다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

100, 110, 120: 스마트 기기용 자유 회전식 현미경
10: 대물 렌즈부 20: 대물 스테이지
30: 접안 렌즈부 40: 접안 스테이지
50: 중공형 회전 결합부 51: 힌지 축
52: 플랜지 부재 53: 스토퍼
60: 거치대 70: 스마트 기기
80: 광원 유닛

Claims

상호 이격된 대물 렌즈부 및 접안 렌즈부;
상기 대물 렌즈부와 결합되며, 내부에 제1 미러를 포함하는 대물 스테이지;
상기 접안 렌즈부와 결합되며, 내부에 제2 미러를 포함하고, 상기 대물 스테이지의 일측에서 중공형 회전 결합부에 의해 상기 대물 스테이지에 결합되는 접안 스테이지; 및
상기 접안 렌즈부와 상기 접안 스테이지 중 어느 하나에 결합되고, 스마트 기기의 카메라가 상기 접안 렌즈부와 마주하도록 상기 접안 스테이지 상에 상기 스마트 기기를 지지하는 거치대를 포함하며,
상기 중공형 회전 결합부는,
상기 대물 스테이지와 상기 접안 스테이지의 두 결합면을 관통하도록 설치되고, 빛을 통과시키는 중공을 구비하며, 상기 제1 미러와 상기 제2 미러를 연결하는 가상의 선을 중심축으로 하여 상기 대물 스테이지를 회전시키는 힌지 축과,
상기 두 결합면 중 적어도 한 결합면에 설치되며, 상기 대물 스테이지의 회전 경로 상에 설정된 복수의 지점 중 어느 한 지점에서 상기 대물 스테이지의 위치를 고정시키는 스토퍼를 포함하는 스마트 기기용 자유 회전식 현미경.
제1항에 있어서,
상기 제1 미러와 상기 제2 미러 각각은 상기 대물 렌즈부 및 상기 접안 렌즈부 각각에 대해 경사지게 위치하고,
상기 대물 렌즈부를 통과한 빛은 상기 제1 미러와 상기 제2 미러에 의해 차례로 굴절되어 상기 접안 렌즈부에 입사하는 스마트 기기용 자유 회전식 현미경.
제2항에 있어서,
상기 대물 렌즈부와 상기 접안 렌즈부 각각은 상기 대물 스테이지와 상기 접안 스테이지 각각의 바깥에 고정되는 스마트 기기용 자유 회전식 현미경.
제3항에 있어서,
상기 대물 스테이지에 착탈식으로 결합되는 광원 유닛을 더 포함하며,
상기 광원 유닛은 상기 대물 스테이지에 결합되는 홀더와, 상기 홀더에 결합된 광원과, 상기 홀더에 설치되며 높이 조절 기능을 가지는 시편 지지대를 포함하는 스마트 기기용 자유 회전식 현미경.
제2항에 있어서,
상기 대물 렌즈부와 상기 접안 렌즈부 각각은 상기 대물 스테이지와 상기 접안 스테이지 각각의 내측에 고정되는 스마트 기기용 자유 회전식 현미경.
제5항에 있어서,
상기 대물 스테이지에 설치되어 시편을 향해 빛을 방출하는 적어도 하나의 광원을 더 포함하는 스마트 기기용 자유 회전식 현미경.
제1항에 있어서,
상기 힌지 축은 상기 두 결합면 중 어느 한 결합면과 접촉하는 플랜지를 포함하고,
빛을 통과시키는 중공을 구비한 플랜지 부재가 상기 힌지 축에 체결되며,
상기 플랜지 부재는 상기 두 결합면 중 다른 한 결합면과 접촉하는 스마트 기기용 자유 회전식 현미경.
제1항 또는 제7항에 있어서,
상기 스토퍼는 상기 두 결합면 중 어느 하나의 결합면에서 탄성 부재를 매개로 결합된 적어도 하나의 볼 부재와, 다른 하나의 결합면에서 상기 볼 부재의 회전 경로에 대응하도록 위치하는 가이드 홈과, 상기 가이드 홈에서 미리 설정된 간격을 두고 위치하는 복수의 정지 홈을 포함하는 스마트 기기용 자유 회전식 현미경.
제8항에 있어서,
상기 복수의 정지 홈 각각의 깊이는 상기 가이드 홈의 깊이보다 크고,
상기 복수의 정지 홈 각각의 폭은 상기 가이드 홈의 폭보다 크며,
상기 대물 스테이지는 상기 적어도 하나의 볼 부재가 상기 복수의 정지 홈 중 어느 하나의 정지 홈과 맞물릴 때 회전이 정지되는 스마트 기기용 자유 회전식 현미경.
대물 렌즈부와 제1 미러를 포함하는 대물 스테이지;
접안 렌즈부와 제2 미러를 포함하는 접안 스테이지;
상기 대물 스테이지와 상기 접안 스테이지를 회전 가능하게 상호 결합시키며, 상기 대물 스테이지의 위치 고정을 위한 스토퍼를 포함하는 중공형 회전 결합부;
스마트 기기의 카메라가 상기 접안 렌즈부와 마주하도록 상기 접안 스테이지 상에 상기 스마트 기기를 지지하는 거치대를 포함하며,
상기 대물 스테이지와 상기 접안 스테이지 각각은 정사각 단면을 이루는 네 개의 둘레면, 정팔각 단면을 이루는 여덟 개의 둘레면, 정십이각 단면을 이루는 열두 개의 둘레면 중 어느 하나를 포함하고,
상기 대물 스테이지는 360° 회전하면서 360°를 자신의 둘레면의 개수로 나눈 각도만큼 정지하는 스마트 기기용 자유 회전식 현미경.
제10항에 있어서,
상기 제1 미러와 상기 제2 미러 각각은 상기 대물 렌즈부 및 상기 접안 렌즈부 각각에 대해 경사지게 위치하고,
상기 대물 렌즈부를 통과한 빛은 상기 제1 미러와 상기 제2 미러에 의해 차례로 굴절되어 상기 접안 렌즈부에 입사하는 스마트 기기용 자유 회전식 현미경.
제10항에 있어서,
상기 중공형 회전 결합부는 상기 대물 스테이지와 상기 접안 스테이지의 두 결합면을 관통하는 힌지 축과, 상기 힌지 축에 체결되는 플랜지 부재를 포함하며,
상기 힌지 축과 상기 플랜지 부재 각각은 빛을 통과시키도록 속이 빈 원통형으로 이루어지는 스마트 기기용 자유 회전식 현미경.
제12항에 있어서,
상기 스토퍼는 상기 두 결합면 중 어느 하나의 결합면에서 탄성 부재를 매개로 결합된 적어도 하나의 볼 부재와, 다른 하나의 결합면에서 상기 볼 부재의 회전 경로에 대응하도록 위치하는 가이드 홈과, 상기 가이드 홈에서 미리 설정된 간격을 두고 위치하는 복수의 정지 홈을 포함하는 스마트 기기용 자유 회전식 현미경.