KR20120124996A - 초박형 동축조명을 구비한 대물렌즈계 및 이를 포함하는 광학장치 - Google Patents

Abstract

본 대물렌즈계는, 시료 접촉면 및 상기 시료 접촉면에 대향하는 광 입사면이 형성된 대물렌즈부와, 상기 대물렌즈부의 상기 광 입사면 측에 배치되며, 상기 광 입사면의 가장자리를 따라 배치된 환형의 베이스 기판; 및 상기 환형의 베이스 기판에 실장되며 상기 광 입사면에 인접하게 배치된 LED 소자;를 포함하는 조명부를 구비하여 구성될 수 있다.

Description

초박형 동축조명을 구비한 대물렌즈계 및 이를 포함하는 광학장치{OBJECT LENS SYSTEM HAVING SLIM CO-AXIAL ILLUMINATION, AND OPTICAL DEVICE INCLUDING THE SAME}

본 발명은 광학 현미경 또는 카메라 등의 광학장치에 사용되는 대물렌즈계에 관한 것으로서, 더 자세하게는 동축조명을 포함하는 대물렌즈계에 관한 것이다.

일반적으로 광학현미경 또는 카메라 등에는 물체에 가까운 쪽에 있는 렌즈인 대물렌즈를 구비하고 있다. 대물렌즈는 현미경, 카메라 등의 광학기계에서 물체의 상을 맺기 위해 사용되는 렌즈로서, 필요에 따라 다수의 렌즈들을 일렬로 배치한 렌즈 시스템으로 구성된다.

한편, 이러한 대물렌즈를 구비한 광학장치는 작은 시료의 촬영이나 어두운 장소에서의 촬영시 물체의 상을 보다 선명한 이미지로 얻기 위하여 조명시스템을 구비하고 있다. 종래에는 대물렌즈와 물체 사이에 배치되는 링 조명 시스템을 이용하였는데, 이러한 링 조명은 투명한 물체(예컨대, LCD와 같이 반사도가 낮은 시료)를 촬영할 때 이미지 선명도와 색 표현력이 급격히 떨어지는 문제가 있었다.

이러한 링 조명 시스템의 단점을 극복하기 위하여, 도 1과 같은 동축 조명계가 개발되었다. 여기서, 동축조명이란 조명의 경로가 광축과 동일하게 비추는 조명계를 말하는데, 일반적으로 조명광이 대물렌즈의 안쪽으로 입사되는 형태의 조명계이다.

도 1에서 보듯이, 우측에 배치된 광원(light source)에서 발산된 광은 녹색의 반투명 거울(일반적으로는 '빔 스플릿터'라 칭하며, 입사된 광의 50%는 투과하고 50%는 반사한다)에 반사되어 아래쪽 시료에 입사되고, 그 후 시료에 의해 반사된 광이 녹색 반투명 거울을 지나 카메라에 입사되어 시료의 이미지게 맺어지게 된다.

그러나, 이러한 종래의 동축조명계는 다음과 같은 단점을 갖는다. 첫째, 조명(광원)의 크기가 커서 휴대가 불가능하다(도 2 참조). 둘째, 도 3에서 보듯이, 반투명 거울(빔 스플릿터)의 두께 때문에 광경로가 미세하게 다른 2개의 조명광이 생기고 이로 인한 이중상(Double Image) 현상으로 인해 화질이 저하된다. 세째, 장치의 복잡성으로 인해 제작 단가가 비싸다. 네째, 일반적인 카메라나 캠코더에는 장착이 불가능하며, 또한 휴대용 현미경을 제작할 수 없다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 휴대가 간편하고 아울러 촬영하고자 하는 물체에 실질적으로 수직하게 광을 입사시킬 수 있어서 화질이 우수한 이미지를 얻을 수 있는 초박형 동축조명을 구비한 대물렌즈계 및 이를 포함하는 광학장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 대물렌즈계는, 시료 접촉면 및 상기 시료 접촉면에 대향하는 광 입사면이 형성된 대물렌즈부와, 상기 대물렌즈부의 상기 광 입사면 측에 배치되며, 상기 광 입사면의 가장자리를 따라 배치된 환형의 베이스 기판; 및 상기 환형의 베이스 기판에 실장되며 상기 광 입사면에 인접하게 배치된 LED 소자;를 포함하는 조명부를 구비하여 구성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 대물렌즈계는, 상기 대물렌즈부 및 상기 조명부 사이에 배치된 확산판을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 광학장치는, 시료 접촉면 및 상기 시료 접촉면에 대향하는 광 입사면이 형성된 대물렌즈부와, 상기 대물렌즈부의 상기 광 입사면 측에 배치되며, 상기 광 입사면의 가장자리를 따라 배치된 환형의 베이스 기판; 및 상기 환형의 베이스 기판에 실장되며 상기 광 입사면에 인접하게 배치된 LED 소자;를 포함하는 조명부를 구비한 대물렌즈계를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 휴대가 간편하고 아울러 촬영하고자 하는 물체에 실질적으로 수직하게 광을 입사시킬 수 있어서 화질이 우수한 이미지를 얻을 수 있는 초박형 동축조명을 구비한 대물렌즈계 및 이를 포함하는 광학장치를 구현할 수 있다.

도 1은 종래의 동축조명을 구비한 광학장치의 개요도이다.
도 2는 종래의 동축조명을 구비한 현미경의 사시도이다.
도 3은 종래의 동축조명의 문제점을 설명하는 개요도이다.
도 4는 본 발명에 따른 초박형 동축조명을 구비한 대물렌즈계의 측면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 대물렌즈계의 동작 원리를 설명하는 개요도이다.
도 6(a), 도 6(b) 및 도 6(c)는 각각 종래의 링 조명, 종래의 동축조명 및 본 발명에 따른 초박형 동축조명을 이용하여 LCD 판넬을 촬영한 이미지이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 초박형 동축조명을 구비한 대물렌즈계의 측면도이다. 도 4에서 보듯이, 본 발명에 따른 대물렌즈계는, 대물렌즈부와, 대물렌즈가 시료에 접하는 면에 대향하는 면에 설치된 조명부로 구성될 수 있다. 여기서, 조명부는 대략 원형의 단면을 가진 대물렌즈부의 원주를 따라 배치된 환형의 베이스 기판과, 이 환형 베이스 기판을 따라 배치된 복수의 LED 소자로 구성될 수 있다. 특히, 복수의 LED 소자는 대물렌즈부의 광 입사면의 가장자리를 따라 소정의 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 특히, 환형의 베이스 기판의 중심부는 개구되어 있으며, 이 개구를 통해 시료로부터 반사된 빛이 카메라 상에 입사될 수 있다.

도 5를 통해, 본 발명에 따른 대물렌즈계의 동작 원리를 설명하면 다음과 같다. 도 5에서 보듯이, 조명부는 대물렌즈부가 시료에 접하는 면에 대향하는 반대쪽 광 입사면에 배치되는데, 광 입사면의 가장자리에 배치된 LED 소자로부터 발산된 빛은 대물렌즈부로 입사되며, 입사된 빛은 일련의 렌즈들을 통해 광경로가 굴절되어 시료로 향하게 된다. 여기서, 도 5에서는 편의상 LED 소자로부터 발산된 광의 경로를 과장하여 도시하였으나, 실질적으로는 LED 소자로부터 발산된 광은 대물렌즈부를 거치면서 광축에 수직하게 굴절되며, 따라서 시료에 실질적으로 수직한 경로로 입사된다. 그리고, 시료에 입사된 광은 반사되어 다시 대물렌즈부에 입사되며, 대물렌즈부를 거쳐 환형의 베이스 기판의 개구를 지나 카메라에 수광된다.

본 발명에 따른 대물렌즈계에서는, 조명부가 시료에 접하는 반대쪽에 설치되어 있으며, 대물렌즈부의 광 입사면의 가장자리에 배치된 LED 소자로부터 광이 발산된다. 이렇게 발산된 광은 대물렌즈부를 거치면서 실질적으로 광축에 수직하게 굴절되며, 따라서 광이 시료에 수직하게 입사된다. 그러므로, 종래의 동축조명과 달리 빔 스플릿터의 두께로 인한 미세 광 분리가 일어나지 않으며, 따라서 본원발명의 동축조명을 사용하면 더 우수한 화질을 얻을 수 있다. 이러한 화질 개선 효과는 도 6(a) 내지 도 6(c)를 통해 확인할 수 있는데, 도 6(a)는 일반적인 링 조명을 이용하여 LCD 판넬을 촬영한 이미지이고, 도 6(b)는 종래의 동축조명을 이용하여 LCD 판넬을 촬영한 이미지이며, 도 6(c)는 본 발명에 따른 초박형 동축조명을 이용하여 LCD 판넬을 촬영한 이미지이다. 도 6(a), 도 6(b) 및 도 6(c)를 통해 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 초박형 동축조명을 이용한 경우 더 선명한 이미지를 얻을 수 있었다.

한편, 본 발명에 따른 대물렌즈계는, 대물렌즈부 및 조명부 사이에 확산판을 개재할 수 있다. 여기서, 확산판은 LED 소자로부터 발산된 빛을 분산시켜 대물렌즈부의 광 입사면에 균일한 조도의 광이 입사되도록 함으로써 촬영된 이미지의 선명도를 더 균일하게 한다. 아울러, 환형의 베이스 기판은 인쇄회로기판으로 구성될 수 있으며, 이 인쇄회로기판에는 LED 소자 이외에 소정의 전자부품이 실장될 수 있다. 인쇄회로기판에는 LED 소자의 구동을 위한 소정의 제어소자 등이 실장될 수 있다. 또한, 대물렌즈부는 원통형으로 구성될 수 있는데, 이 원통형의 대물렌즈부 외주면에 박막의 전지를 배치할 수 있다. 이 박막의 전지는 인쇄회로기판으로 구성된 환형의 베이스 기판에 전기적으로 접속되어 LED 소자의 전원으로 사용될 수 있다. 아울러, 도 4에서 보듯이, 조명부는 프레임을 통해 대물렌즈부에 부착될 수 있다. 환형의 베이스 기판은 이 프레임을 통해 대물렌즈부에 장착될 수 있다. 프레임의 규격을 다양하게 형성함으로써, 일반적인 광학장치에 구비된 대물렌즈부에 본 발명에 따른 조명부를 선택적으로 장착할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 대물렌즈계는 종래의 동축조명과 달리 매우 작고 얇은 구조를 갖기 때문에 휴대가 간편하여 일반적인 카메라에도 쉽게 장착될 수 있으며, 이를 통해 현미경 수준의 영상물을 얻을 수 있다.

지금까지 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위 내에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다. 그러므로 여기서 설명한 본 발명의 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 상술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (3)

1. 시료 접촉면 및 상기 시료 접촉면에 대향하는 광 입사면이 형성된 대물렌즈부와,
   상기 대물렌즈부의 상기 광 입사면 측에 배치되며, 상기 광 입사면의 가장자리를 따라 배치된 환형의 베이스 기판; 및 상기 환형의 베이스 기판에 실장되며 상기 광 입사면에 인접하게 배치된 LED 소자;를 포함하는 조명부를 구비한 대물렌즈계.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 대물렌즈부 및 상기 조명부 사이에 배치된 확산판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대물렌즈계.
   
3. 제 1 항에 따른 대물렌즈계를 구비한 광학장치.
   

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