KR102223433B1

KR102223433B1 - 디지털 현미경

Info

Publication number: KR102223433B1
Application number: KR1020200158448A
Authority: KR
Inventors: 김일
Original assignee: 주식회사 트랙스원
Priority date: 2020-11-24
Filing date: 2020-11-24
Publication date: 2021-03-05

Abstract

본 발명은 일반인에서 전문가까지 여러 사람들이 범용적으로 사용할 수 있는 디지털 현미경에 관한 것이다. 그 구성을 살펴보면, 샘플이 배치되는 스테이지와, 상기 스테이지의 상부에 마련된 고배율 촬상부와, 상기 스테이지의 하부에 마련된 저배율 촬상부를 포함한다. 이때, 상기 스테이지는, 샘플이 안착되는 슬라이드와, 상기 슬라이드의 상부에 구비된 제1조광모듈과, 상기 슬라이드의 하부에 구비된 제2조광모듈로 구성된다.

Description

디지털 현미경{DIGITAL MICROSCOPE}

본 발명은 디지털 현미경에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 일반인에서 전문가까지 여러 사람들이 범용적으로 사용할 수 있는 디지털 현미경에 관한 것이다.

일반적으로, 전자현미경은 빛 대신 전자를 매체로 사용하여 시료를 확대하여 관측하는 영상 계측 장비이다. 이러한 전자현미경은 방식에 따라서 투과 전자현미경(TEM), 주사 전자현미경(SEM), 반사 전자현미경(REM), 투사주사 전자현미경 (STEM), 저전압 전자현미경(LVEM) 등으로 구분된다.

전자현미경은 피사체를 수십만배 이상 확대하여 관찰할 수 있어, 연구 개발 및 품질 관리 등에 주로 사용한다. 이러한 전자현미경은 본연의 목적으로 사용하는 경우 다중 사용자의 필요성을 가지지는 않는다.

그러나, 전자현미경은 아주 복잡한 장비로서 적절한 사용법을 익히기 위해 반드시 일련의 교육 과정을 거쳐야 하는데 다수의 교육생을 동시에 실습하기 위해서는 다중 사용자의 필요성이 있다.

또한, 전자 현미경은 과학적 호기심을 유발시키기에 최적의 도구로서, 과학 교육의 목적으로 과학관이나 학교에서 다수의 학생을 대상으로 과학 교육 기자재로 사용할 수 있어 다중 사용자의 필요성을 가질 수 있다.

그럼에도 불구하고, 전자현미경은 워낙 고가의 장비로 전자 현미경을 사용자의 수와 같게 구비하기에는 어려움이 있고, 그에 따라 효과적인 전자 현미경의 사용법에 대한 교육이나 과학 교육 기자재로서의 활용이 충분하게 이루어지지 못하고 있는 실정이다.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 일반인에서 전문가까지 여러 사람들이 범용적으로 사용할 수 있는 디지털 현미경을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 필요에 따라 여러 가지 배율의 렌즈를 교체할 수 있어 사용이 편리한 디지털 현미경을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 디지털 현미경은, 샘플이 배치되는 스테이지와, 상기 스테이지의 상부에 마련된 고배율 촬상부와, 상기 스테이지의 하부에 마련된 저배율 촬상부를 포함한다.

이때, 상기 스테이지는, 샘플이 안착되는 슬라이드와, 상기 슬라이드의 상부에 구비된 제1조광모듈과, 상기 슬라이드의 하부에 구비된 제2조광모듈로 구성된다.

한편, 상기 고배율 촬상부는, 서로 다른 배율을 가진 2개 이상의 렌즈로 구성된 대물렌즈 어레이와, 상기 대물렌즈 어레이에서 선택된 하나의 렌즈를 통해 확대된 샘플의 이미지를 획득하는 이미지센서와, 상기 대물렌즈 어레이에서 선택된 하나의 렌즈를 상기 이미지센서 측으로 이동시키는 구동수단으로 구성된다.

또한, 상기 저배율 촬상부는, 서로 다른 배율을 가진 2개 이상의 렌즈로 구성된 대물렌즈 어레이와, 상기 대물렌즈 어레이에서 선택된 하나의 렌즈를 통해 확대된 샘플의 이미지를 획득하는 이미지센서와, 상기 대물렌즈 어레이에서 선택된 하나의 렌즈를 상기 이미지센서 측으로 이동시키는 구동수단으로 구성된다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명은, 제1조광모듈에 전원이 인가되면 빛이 슬라이드의 상부에서 하부로 조사되어 저배율 촬상부를 통해 이미지를 생성하고, 제2조광모듈에 전원이 인가되면 빛이 슬라이드의 하부에서 상부로 조사되어 고배율 촬상부를 통해 이미지를 생성한다.

따라서 사용자의 필요에 따라 고배율 이미지와 저배율 이미지를 선택적으로 생성할 수 있으므로, 연구 개발 및 품질 관리 등을 위한 산업용으로 활용할 수 있을 뿐만 아니라 과학 교육 기자재로서의 활용도 가능하다.

또한, 고배율 촬상부와 저배율 촬상부가 서로 다른 배율을 가진 2개 이상의 렌즈를 포함하여 구성되어 필요에 따라 여러 가지 배율의 렌즈를 교체할 수 있으므로 디지털 현미성을 활용성을 더욱 증대시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 현미경의 개략도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 현미경 중 스테이지를 확대한 도면.
도 3과 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 현미경을 이용한 이미지 생성과정을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 현미경 중 고배율 촬상부의 사시도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 현미경 중 고배율 촬상부의 작동상태도.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이하, 본 발명에 따른 실시예를 설명함에 있어, 그리고 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 부가하였다.

본 발명은 일반인에서 전문가까지 여러 사람들이 범용적으로 사용할 수 있는 디지털 현미경에 관한 것으로, 사용자의 필요에 따라 고배율 이미지와 저배율 이미지를 선택적으로 생성할 수 있어 연구 개발 및 품질 관리 등을 위한 산업용으로 활용할 수 있을 뿐만 아니라 과학 교육 기자재로도 활용할 수 있는 디지털 현미경이다.

도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 현미경에 대해 살펴보도록 한다.

본 실시예에 따른 디지털 현미경(10)은, 샘플(S)이 배치되는 스테이지(100)와, 스테이지(100)의 상부에 마련된 고배율 촬상부(200)와, 스테이지(100)의 하부에 마련된 저배율 촬상부(300)를 포함한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 스테이지(100)는, 샘플(S)이 안착되는 슬라이드(110)와, 슬라이드(110)에 안착된 샘플(S)에 빛을 조사하는 제1조광모듈(120) 및 제2조광모듈(130)로 구성된다.

슬라이드(110)는 측정 대상 샘플(S)을 고정하는 프레파라트(Preparat)의 일종으로서, 샘플(S)이 안착되는 슬라이드 글라스(112)와, 슬라이드 글라스(112)에 안착된 샘플(S)을 덮는 커버 글라스(114)로 이루어진다. 이때, 본 실시예의 슬라이드(110)는 통상의 프레파라트와 달리 슬라이드 글라스(112)와 커버 글라스(114)가 동일한 크기로 제작된다.

제1조광모듈(120)은 슬라이드(110)의 상부에 구비되어 슬라이드(110)의 상부에서 하부로 빛을 조사함으로써 저배율 촬상부(300)를 통해 저배율 이미지가 생성되도록 한다.

도면에 도시된 바와 같이, 제1조광모듈(120)은 제1광원(122), 제1확산렌즈(124) 및 제1도광판(126)으로 구성된다.

제1광원(122)은 슬라이드(110)의 샘플(S)에 빛을 조사하기 위한 발광수단으로서, 내구성이 우수하고 사용이 편리하며 다양한 색상을 방출할 수 있는 LED 광원일 수 있다.

제1확산렌즈(124)는 제1광원(122)과 제1도광판(126)과 사이에 개재되어 제1광원(122)의 빛을 반복적으로 산란 또는/및 반사시킴으로써 제1도광판(126)의 상면과 하면에 핫 스팟이 나타나지 않도록 균일한 휘도의 빛을 출광시키는 역할을 한다.

제1도광판(126)은 슬라이드(110)의 상부에 위치되어 제1도광판(126)의 일측에서 유입되는 제1광원(122)의 빛을 제1도광판(126)의 상면과 하면으로 출광시키는 면발광체이다.

제1도광판(126)의 상면에는 제1암막필름(128)이 부착되고, 제1도광판(126)의 타측면에는 제1반사시트(129)가 부착된다.

제1암막필름(128)은 전원 인가 시 투명하게 변하여 빛을 통과시키고 전원이 차단될 경우 불투명하게 변하여 빛을 반사시키는 PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal) 필름이다.

또한, 제1반사시트(129)는 제1도광판(126)으로 유입된 제1광원(122)의 빛이 제1도광판(126)의 타측면으로 새는 것을 방지하기 위한 반사시트이다.

상술한 구성의 제1조광모듈(120)은, 제1광원(122)에 전원이 인가되어 점등될 경우 제1암막필름(128)에는 전원이 차단되어 불투명하게 변하게 된다. 따라서 제1광원(122)의 빛은 제1확산렌즈(124)를 거쳐 제1도광판(126)의 하면으로 출광된다.

제2조광모듈(130)은 슬라이드(110)의 하부에 구비되어 슬라이드(110)의 하부에서 상부로 빛을 조사함으로써 고배율 촬상부(200)를 통해 고배율 이미지가 생성되도록 한다.

도면에 도시된 바와 같이, 제2조광모듈(130)은 제2광원(132), 제2확산렌즈(134) 및 제2도광판(136)으로 구성된다.

제2광원(132)은 슬라이드(110)의 샘플(S)에 빛을 조사하는 LED 광원이다.

제2확산렌즈(134)는 제2광원(132)과 제2도광판(136)과 사이에 개재되어 제2광원(132)의 빛을 반복적으로 산란 또는/및 반사시킴으로써 균일한 휘도의 빛을 출광시킨다.

제2도광판(136)은 슬라이드(110)의 하부에 위치되어 제2도광판(136)의 일측에서 유입되는 제2광원(132)의 빛을 제2도광판(136)의 상면과 하면으로 출광시키는 면발광체이다.

제2도광판(136)의 하면에는 PDLC 필름인 제2암막필름(128)이 부착되고, 제2도광판(136)의 타측면에는 빛샘을 방지하기 위한 제2반사시트(139)가 부착된다.

상술한 구성의 제2조광모듈(130)은, 제2광원(132)에 전원이 인가되어 점등될 경우 제2암막필름(138)에는 전원이 차단되어 불투명하게 변하게 된다. 따라서 제2광원(132)의 빛은 제2확산렌즈(134)를 거쳐 제2도광판(136)의 상면으로 출광된다.

도 3과 도 4을 참조하여 본 실시예에 따른 디지털 현미경(10)을 이용한 이미지 생성과정에 대해 설명하도록 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 제2조광모듈(130)에 전원이 인가되면 제2광원(132)이 점등하여 빛을 발생시키고, 제2광원(132)에서 발생한 빛은 제2확산렌즈(134)를 통해 제2도광판(136)으로 유입된다. 이때, 제2암막필름(138)에는 전원이 인가되지 않으므로 제2광원(132)의 빛은 제2도광판(136)의 상면으로만 출광된다.

따라서, 제2조광모듈(130)의 빛이 스테이지(100)의 하부에서 상부로 조사되어 고배율 촬상부(200)를 통해 고배율 이미지를 생성할 수 있도록 한다.

한편, 제2조광모듈(130)에 전원이 인가될 경우 제1조광모듈(120)의 제1암막필름(128)에도 전원이 인가되는데, 이는 고배율 촬상부(200)가 투명해진 제1암막필름(128)을 통해 샘플(S)의 이미지를 촬영할 수 있도록 하기 위함이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제1조광모듈(120)에 전원이 인가되면 제1광원(122)이 점등하여 빛을 발생시키고, 제1광원(122)에서 발생한 빛은 제1확산렌즈(124)를 통해 제1도광판(126)으로 유입된다. 이때, 제1암막필름(128)에는 전원이 인가되지 않으므로 제1광원(122)의 빛은 제1도광판(126)의 하면으로만 출광된다.

따라서, 제1조광모듈(120)의 빛이 스테이지(100)의 상부에서 하부로 조사되어 저배율 촬상부(300)를 통해 고배율 이미지를 생성할 수 있도록 한다.

한편, 제1조광모듈(120)에 전원이 인가될 경우 제2조광모듈(130)의 제2암막필름(138)에도 전원이 인가되는데, 이는 저배율 촬상부(300)가 투명해진 제2암막필름(138)을 통해 샘플(S)의 이미지를 촬영할 수 있도록 하기 위함이다.

본 실시예에 따른 디지털 현미경(10)은 필요에 따라 여러 가지 배율의 렌즈를 교체하여 사용할 수 있도록 구성된다. 이를 위하여, 고배율 촬상부(200)와 저배율 촬상부(300)는 서로 다른 배율을 가진 렌즈를 2개 이상 포함하여 구성된다. 이때, 고배율 촬상부(200)와 저배율 촬상부(300)는 동일하게 구성되므로, 이하에서는 고배율 촬상부(200)를 일례로 그 구조를 살펴보도록 한다.

도 5와 도 6에 도시된 바와 같이, 고배율 촬상부(200)는, 대물렌즈 어레이(210)와, 대물렌즈 어레이(210)의 렌즈(212,214,216)를 통해 확대된 샘플(S)의 이미지를 획득하는 이미지센서(220)와, 대물렌즈 어레이(210)의 렌즈(212,214,216)를 이미지센서(220) 측으로 이동시키는 구동수단(230)과, 이미지센서(220) 측으로 이동한 렌즈(212,214,216)와의 동축도를 감지하기 위한 어레이 센서(240)로 구성된다.

대물렌즈 어레이(210)는 사용자의 필요에 따라 여러 가지 배율의 이미지를 생성할 수 있도록 서로 다른 배율을 가진 2개 이상(본 실시예에서는 3개)의 렌즈(212,214,216)로 구성된다.

이미지센서(220)는 대물렌즈 어레이(210)에서 선택된 하나의 렌즈(212,214,216)를 통해 확대된 샘플(S)의 이미지를 생성하는 센서로서, CCD(Change Coupled Deivce)센서 또는 COMS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)센서일 수 있다.

구동수단(230)은, 대물렌즈 어레이(210)의 렌즈(212,214,216)에 마련된 피니언 기어(232)와, 피니언 기어(232)에 맞물리는 고정 랙기어(234)와, 고정 랙기어(234)와 대향하게 위치되고 피니언 기어(232)에 맞물리는 가동 랙기어(236)와, 가동 랙기어(236)를 이동시키는 액추에이터(238)로 구성된다.

상술한 구성의 구동수단(230)은 액추에이터(238)가 작동할 경우 가동 랙기어(236)가 길이 방향으로 이동하며 대물렌즈 어레이(210)의 렌즈(212,214,216)를 이미지센서(220) 측으로 이동시킨다.

이때, 액추에이터(238)는 렌즈(212,214,216)의 이동을 정밀하게 제어할 수 있는 스태핑 모터인 것이 바람직하다.

어레이 센서(240)는 구동수단(230)에 의해 이동한 렌즈(212,214,216)와 이미지 센서(220)의 동축도를 감지하기 위한 수단으로, 어레이 센서(240)에서 측정된 값에 의해 액추에이터(238)의 작동이 제어된다.

전술한 바와 같이, 저배율 촬상부(300)는 고배율 촬상부(200)와 동일한 구성 및 작동원리를 가지므로 이에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다.

이상 본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 설명하였는데, 상술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화가 가능함은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특정 실시예가 아니라 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 디지털 현미경 100: 스테이지
200: 고배율 촬상부 300: 저배율 촬상부

Claims

샘플이 배치되는 스테이지;
상기 스테이지의 상부에 마련된 고배율 촬상부; 및
상기 스테이지의 하부에 마련된 저배율 촬상부를 포함하고,
상기 스테이지는, 샘플이 안착되는 슬라이드와, 상기 슬라이드의 상부에 구비된 제1조광모듈과, 상기 슬라이드의 하부에 구비된 제2조광모듈로 구성되며,
상기 제1조광모듈은, 상기 슬라이드의 상부에 구비된 제1도광판과, 상기 제1도광판의 일측에 마련된 제1광원과, 상기 제1도광판의 상면에 부착되어 전원 인가 시 투명하게 변하는 제1암막필름으로 구성되고,
상기 제2조광모듈은, 상기 슬라이드의 하부에 구비된 제2도광판과, 상기 제2도광판의 일측에 마련된 제2광원과, 상기 제2도광판의 하면에 부착되어 전원 인가 시 투명하게 변하는 제2암막필름으로 구성되며,
상기 제1조광모듈에 전원이 인가되면 상기 슬라이드의 상부에서 하부로 빛이 조사되어 상기 저배율 촬상부를 통해 이미지를 생성하고, 상기 제2조광모듈에 전원이 인가되면 상기 슬라이드의 하부에서 상부로 빛이 조사되어 상기 고배율 촬상부를 통해 이미지를 생성하는 것을 특징으로 하는 디지털 현미경.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 제1암막필름과 상기 제2암막필름은 PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal) 필름인 것을 특징으로 하는 디지털 현미경.
청구항 3에 있어서,
상기 제1도광판과 상기 제1광원 사이에는 제1확산렌즈가 구비되고, 상기 제2도광판과 상기 제2광원 사이에는 제2확산렌즈가 구비되는 것을 특징으로 하는 디지털 현미경.
청구항 4에 있어서,
상기 제1도광판의 타측에는 제1반사시트가 부착되고, 상기 제2도광판의 타측에는 제2반사시트가 부착되는 것을 특징으로 하는 디지털 현미경.
청구항 1, 청구항 3 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고배율 촬상부는,
서로 다른 배율을 가진 2개 이상의 렌즈로 구성된 대물렌즈 어레이와,
상기 대물렌즈 어레이에서 선택된 하나의 렌즈를 통해 확대된 샘플의 이미지를 획득하는 이미지센서와,
상기 대물렌즈 어레이에서 선택된 하나의 렌즈를 상기 이미지센서 측으로 이동시키는 구동수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 현미경.
청구항 6에 있어서,
상기 구동수단은, 상기 대물렌즈 어레이의 각 렌즈에 마련된 피니언 기어와, 상기 피니언 기어에 맞물리는 고정 랙기어와, 상기 고정 랙기어와 대향하게 위치되고 상기 피니언 기어에 맞물리는 가동 랙기어와, 상기 가동 랙기어를 이동시키는 액추에이터로 구성된 것을 특징으로 하는 디지털 현미경.
청구항 7에 있어서,
상기 구동수단은 상기 이미지센서 측으로 이동한 렌즈와의 동축도를 감지하기 위한 어레이 센서를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 현미경.
청구항 8에 있어서,
상기 액추에이터는 스태핑 모터인 것을 특징으로 하는 디지털 현미경.
청구항 1, 청구항 3 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 저배율 촬상부는,
서로 다른 배율을 가진 2개 이상의 렌즈로 구성된 대물렌즈 어레이와,
상기 대물렌즈 어레이에서 선택된 하나의 렌즈를 통해 확대된 샘플의 이미지를 획득하는 이미지센서와,
상기 대물렌즈 어레이에서 선택된 하나의 렌즈를 상기 이미지센서 측으로 이동시키는 구동수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 현미경.
청구항 10에 있어서,
상기 구동수단은, 상기 대물렌즈 어레이의 각 렌즈에 마련된 피니언 기어와, 상기 피니언 기어에 맞물리는 고정 랙기어와, 상기 고정 랙기어와 대향하게 위치되고 상기 피니언 기어에 맞물리는 가동 랙기어와, 상기 가동 랙기어를 이동시키는 액추에이터로 구성된 것을 특징으로 하는 디지털 현미경.
청구항 11에 있어서,
상기 구동수단은 상기 이미지센서 측으로 이동한 렌즈와의 동축도를 감지하기 위한 어레이 센서를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 현미경.
청구항 12에 있어서,
상기 액추에이터는 스태핑 모터인 것을 특징으로 하는 디지털 현미경.