KR910009733B1 - Highly bright screen optical system for microscopic projector - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 본 발명의 구성 단면도.1 is a cross-sectional view of the configuration of the present invention.
제2도는 본 발명의 측면 단면도.2 is a side cross-sectional view of the present invention.
제3도는 본 발명의 광학적 구성 설명도.3 is an explanatory diagram of an optical configuration of the present invention.
제4도는 본 발명의 작용 설명을 위한 설명도.4 is an explanatory diagram for explaining the operation of the present invention.
제5도는 본 발명이 실시된 실예도 1.5 is an exemplary embodiment of the present invention.
제6도는 본 발명이 실시된 실예도 2.6 is an exemplary embodiment of the
제7도는 본 광학계의 응용 실시도.7 is an application implementation of the present optical system.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
1 : 외형함 2 : 경통1: appearance 2: barrel
3 : 보정렌즈 4 : 반사경3: correction lens 4: reflector
5 : 반사스크린 6 : 보정확대렌즈5: Reflective screen 6: Corrected magnifying lens
본 발명은 현미경 영상을 스크린에 투사 시청하는데 있어서 특히 렌즈와 반사 스크린이 결합되어 휘도가 높고 증배 효과는 물론 화면의 평면성을 얻을 수 있는 현미경 투사기용 고휘도 스크린 광학계에 관한 것이다.The present invention relates to a high-brightness screen optical system for a microscope projector for projecting and viewing a microscope image on a screen, in particular, a lens and a reflection screen are combined to obtain high brightness, multiplication effect, and flatness of the screen.
종래 현미경용 스크린류는 투과형 스크린으로서 뒷면에서 투과하여 앞면에서 시청케 되므로 투사된 빛의 감소가 많고 또 외광에 대해 노출되므로 해서 화면이 매우 흐린상태로, 특히 배율이 높을수록 관측이 어려웠다.Conventional microscope screens are transmissive screens that are transmitted from the back side and viewed from the front side, so that the projected light is reduced and exposed to external light, so that the screen is very blurry, especially the higher magnification is difficult to observe.
그러나 본 발명은 보정렌즈 또는 접안렌즈에 의해 입사된 현미경 영상을 광학적 곡률을 갖는 반사스크린에 집속반사하여 종래보다 밝기를 배이상 올리고 동스크린을 내부에 위치케 하여 외광에 대해 노출를 막고 보정 확대렌즈로 배율을 증배하고 화면을 평면(平面)화 하여 시청케한 것으로 그 효과가 종래에는 10Lux 이하의 어두운 곳에서 시청하던 것을 60Lux 이상의 밝은 장소에서도 밝게 시청할 수 있을 뿐 아니라 400배 확대된 영상을 50% 이상 즉 600배의 효과를 2배 확대해 볼 수 있는 것으로서 이를 도면에 의거 하기에서 상세히 설명코자 한다.However, the present invention focuses and reflects the microscope image incident by the correcting lens or the eyepiece onto a reflective screen having an optical curvature to increase the brightness more than twice and place the copper screen inside so as to prevent exposure to external light and to correct the magnifying lens. The magnification is increased and the screen is made flat so that the effect is not only brighter than 60Lux but also brighter than 60Lux. That is, the effect of 600 times can be magnified 2 times and will be described in detail below based on the drawings.
도면 제1도 및 제2도는 본 발명의 구조 설명도로서 광학적 재구성이 조립될 수 있는 외형함(1) 하부에 보정렌즈(3)가 입설되어 있는 경통(2)이 착접되어 있고 그 상면부에 하향각으로 부착된 반사경(4) 후단향으로 알루미늄 증착 또는 알루미늄 금속 막막등으로 형성된 반사스크린(5)이 부착되어 있고 그 전면 대칭위치에 접안렌즈 또는 보정렌즈(3)를 위치하여 전체구조를 형설한다.1 and 2 are structural explanatory diagrams of the present invention, in which a barrel (2) having a correction lens (3) mounted on the lower part of the outer box (1) in which optical reconstruction can be assembled is brought into contact with the upper surface portion. A reflecting
그러나 이와 같은 본 발명의 구조에 있어서는 그 광학적 구성요소가 중요하다. 즉 도면 제3도와 같이 하향부분의 보정렌즈(3)를 동일 광축선상이 D선상(3A)지점에 놓았을 경우 스크린(5)과의 간격을 A 및 A=A1+A2로 B는 보정확대렌즈(3)의 촛점거리와 같게 하고 C는 동렌즈와 스크린(5)과의 간격으로 하고 R1은 동보정확대렌즈의 전면곡률 반경으로, R2는 후면곡률 반경으로 하여 R는 스크린의 곡률 반경으로 S는 동스크린의 표면을 하고 스크린 직경을 E로 렌즈직경을 E1으로 했을 경우However, in such a structure of the present invention, the optical component is important. That is, when the
이와 같은 이유는 D보다 항상 곡률 2R 이상 커야하는 D에 비해 곡률이 작을 경우 스크린의 구면이 너무 강하며 영상의 주위 및 중심촛점이 일치않는 이유에서 이다.The reason for this is that when the curvature is small compared to D, which should always be greater than 2R, the spherical surface of the screen is too strong and the surrounding and center focus of the image do not coincide.
또한 도면 제4a도와 같이 스크린(5)의 곡률(R)이 이루는 촛점 위치(F)에서 스크린(5)으로 입사된 빛은 직진반사된다.In addition, the light incident on the
이래야만 동일 광축선인 D선에서 F지점 이후에서 스크린을 관측할 경우 화면의 전면이 균일하게 관측될 수 있기 때문이다.This is because when the screen is observed after the point F on the same line D, the front of the screen may be uniformly observed.
따라서 이와 같은 작용을 얻기 위해서는 A의 길이의 2배를 스크린의 곡률(R) 반경으로 하고 그 초점 위치인 F에 보정렌즈(3A)를 위치하는 이유이다. 또한 C의 길이를 B보다 같거나 길지 않게 정하는 이유는 확대보정렌즈(3)의 촛점거리인 B보다 C가 길 경우 그 영상밖으로 스크린(5) 영상이 빠지게 되므로 오히려 도립된 허상이 축소되 보여 효과가 감소되기 때문이다. 또한 보정렌즈의 R1을 -의 곡률반경으로 또는 R2보다 약한 +의 곡률반경으로, R2의 곡률반경을 +의 힘으로 상호 그 곡률이 다르게 하는 이유는 관측 위치인 3A지점에서 기준으로 스크린면이 집광 효율상 그 곡률반경(R)으로 인해 오목구면화 되어있어 화상의 평면성이 오목구면화되여 있으므로 보정렌즈(3)의 후면을 스크린 곡면과 비례하여 밴딩하므로서 그 시각차를 상쇄하여 스크린 화면의 평면성을 도출키 위함이다.Therefore, in order to obtain such an action, it is the reason that 2 times the length of A is the radius of curvature R of the screen, and the correction lens 3A is positioned at the focal position F. In addition, the reason why the length of C is not set to be equal to or longer than B is that if C is longer than B, which is the focal length of the
한편 스크린의 표면인 S의 표면을 30% 이상으로 하는 것을 도면 제4b도와 같이 스크린의 외형곡률이 효율적으로 형성되었다 하더라도 그 표면의 반사율이 없을시는 모든 방향으로 산란되므로 밝기가 매우 저하될 뿐 아니라 집광효율이 전혀 발생되지 않기 때문이다.On the other hand, even if the surface curvature of the screen is effectively formed as shown in FIG. 4B, the surface of S, which is the surface of the screen, is scattered in all directions when the surface reflectance is not effectively reduced, as well as the brightness is very low. This is because no light collection efficiency is generated.
다시 설명하면, 관시각도 결정요인이 되는 산란율과 밝기를 좌우하는 반사율과의 관계는 하기 공지된 도표 1과 같이 산란율과 반사율은 상호 반비례하고 반사율과 밝기는 상호 비례하며 밝기와 산란율은 반비례한다.In other words, the relationship between the scattering factor and the reflectance reflecting the brightness, which are the determining factors of the viewing angle, are inversely proportional to the scattering rate and the reflectance, the reflectance and the brightness are inversely proportional to each other, and the brightness and the scattering rate are inversely proportional to each other.
[도표 1][Figure 1]
상기 도표와 같이 투과 스크린의 경우는 산란율은 75%로서 밝기는 25GAIN이다. 이나마도 스크린을 투과하면서 상당량의 빛이 뒤로 되반사 되므로 밝기가 저하된다.As shown in the diagram, the transmission screen has a scattering rate of 75% and a brightness of 25 GAIN. Even though the light penetrates the screen, a considerable amount of light is reflected back, reducing the brightness.
따라서 스크린의 표면을 알루미늄 증착면 또는 알루미늄 표면의 입자도를 가감하여 요구 반사율을 얻는 반사형 스크린으로 구성하여 입사된 빛은 감소없이 전량 반사하는 표면을 하기의 방법에 의해 결정한다.Therefore, the surface of the screen is composed of an aluminum vapor deposition surface or a reflective screen which obtains a required reflectance by adding or subtracting the particle size of the aluminum surface so that the incident light is reflected by the following method.
즉 스크린 표면의 반사율 결정은 제공정에 따라 달라지나 여기서는 이해를 돕기 위해 예를 들어서 일반적으로 그 표면의 연마 입자도를 기준으로 할 경우 180°(또는 360°) 이상으로 모든 방향으로 산란되는 무광면을 일반적으로 100#-200#(Mash) 기준으로 하고 거울과 같이 반사율 효율이 높은 표면 연마 입자도는 2000#-3000#(Mash)기준으로 한다.In other words, the reflectivity determination of the screen surface depends on the provided tablet, but here for the sake of understanding, for example, a matte surface scattered in all directions above 180 ° (or 360 °), generally based on the abrasive grain level of the surface, In general, 100 # -200 # (Mash) standards and surface polishing particles with high reflectivity efficiency such as mirrors are based on 2000 # -3000 # (Mash) standards.
이러한 경우 반사율 30%의 표면 입자도는 그 평면 입자도인 200#-2500# 기준으로매시가 된다. 따라서 60%=750매시가 된다.In this case, the surface granularity of 30% reflectivity is based on the planar particle size 200 # -2500 #. It becomes hourly. So 60% = 750 mash.
이러한 반사율은 종래 투시형 무광면에 비해 반사율이 30%-90%일 경우 도면 제4c도와 같이 반은 투과되고 반은 되반사되는 종래 스크린보다 집광능력이 높아지고 빛의 감소가 없어지므로 최소한 2배-4배의 밝기가 증가된다. 물론 그 반사율의 상한 한계를 90%로 한 이유는 약간의 산란율이 존재해야 그 영상이 좋아지기 때문이다.When the reflectance is 30% -90% compared to the conventional see-through matt surface, the reflectivity is higher than the conventional screen, which is half transmitted and half reflected, as shown in FIG. 4C. Four times the brightness is increased. Of course, the upper limit of the reflectance is set at 90% because a slight scattering ratio is required to improve the image.
이를 도면에 의거 실시의 예에서 구체적으로 상세히 설명한다. 도면 제5도는 본 발명이 응응된 실시의 예로서 일반적으로 프레파라드나 병원균등 같은 빛을 투과하여 관찰하는 생물. 의료 현미경에 응용된 것으로서 이해를 돕기 위해 그 구조를 설명하면 다음과 같다.This will be described in detail in the embodiment based on the drawings. Figure 5 is an example of an embodiment to which the present invention is applied, which generally observes through light such as preparad or pathogen. Applied to the medical microscope, the structure is described as follows for better understanding.
하부 받침틀(11) 내부에 광원장치(13)가 입설된 상부에 현미경(12)을 안치하고 광원장치의 빛을 집광렌즈(14)에 집속하여 현미경의 스테이지(15)중심에 집광하여 프레파라드(22)에 조사케 한다.The microscope 12 is placed in the upper part where the light source device 13 is placed inside the lower support frame 11, and the light of the light source device is focused on the condenser lens 14 to condense the center of the
이렇게 조사된 프레파라드(22)의 광원은 각기 회전틀(19)에 의해 회전변배기능을 갖는 각기 배율의 대물렌즈(16, 17)에 의해 입사되고 접안렌즈(21) 및 보정렌즈(2)에 의해 집속확대 굴절되여 반사경(4)에 반사되여 스크린에 결상되고 관측자는 보정확대렌즈(6)에 의해 영상을 보정 관측케 된다.The light source of the preparad 22 irradiated in this way is incident by the objective lenses 16 and 17 of the respective magnifications having the rotational shift function by the rotary frame 19 and the eyepiece 21 and the
이때의 본 발명 요지인 스크린 부분의 광학적 재원은 다음과 같다. (ND=보정 렌즈(3)의 표준굴절율이라 하고 그 초점거리(B)를 구하는 공식로 한다.)The optical resources of the screen portion which is the subject matter of the present invention at this time are as follows. (ND = standard refractive index of the correcting lens (3), the formula to obtain the focal length (B) I do it.)
상기 재원을 위에서 기술한 본 발명의 논리에 대입하면 A=400m/m R=800m/m이므로 R-2A(공식 2)가 성립되므로 보정렌즈(3)에서 입사된 빛은 직긴 반사된다.Substituting this resource into the logic of the present invention described above, since A = 400m / m R = 800m / m, R-2A (formula 2) is established, so that the light incident from the correcting
또한 B=600 C=400이므로 B이내에 스크린이 들어와 있으므로 실상 확대가 되며 약의 확대 증배효과가 발생된다.In addition, since B = 600 C = 400, the screen is inside B so it is actually enlarged. A multiplier effect is generated.
또한 S=50%의 반사율로서 종래 25%의 일반 스크린에 비해 배이상의 밝기가 증대되는 것이다.In addition, the reflectance of S = 50% is more than twice the brightness compared to the conventional screen of 25%.
그러므로 이와 같은 발명이 응용된 현미경 영상 관측에 있어서는 종래 50m/m 내외의 작은 영상은 400m/m의 스크린에 확대해 보므로서 관측효과가 월등하고 밝기도 높아지면서 도면 제4도와 같이 보정확대렌즈(3)에 의해 확대효과 즉 500배의 영상의 경우 약 800배의 확대효과를 얻을 수 있는 것이다.Therefore, in the observation of the microscope image to which the present invention is applied, a small image of about 50 m / m is magnified on the screen of 400 m / m, so that the observation effect is excellent and the brightness is high. According to 3), the magnification effect, that is, the magnification effect of about 500 times, can be obtained.
[실시예 2]Example 2
제6도의 실시의 예는 주로 실물현미경에 응용된 실시의 예이다. (a)도 및 (b)도에서 보는 바와 같이 대물렌즈(31) 또는 투사렌즈 상단부에 영상을 좌.우 상.하를 도입시킬 수 있는 프리즘(33)을 입설하고 그 상단에 보정렌즈(3) 또는 접안렌즈(2)를 입설하고 대물렌즈(31) 좌우단에 광원램프(32)를 부착하고 이를 현미경 몸체(34)에 착접하고 그 하단에 받침틀(36)을 형설하여 촛점 조절을 위한 손잡이(35)를 상하조정 한다. 이러한 구조는 대물렌즈(31) 좌우단의 광원램프(32)에 의해 조사된 실체는 대물 및 투사렌즈(31)에 의해 입사되고 프리즘(33)에 의해 상하 좌우가 도립되여 보정렌즈 또는 접안렌즈(3)를 거쳐 반사경(4)에 의해 스크린으로 반사 결상되게 되며 관측자는 보정확대렌즈(6)에 의해 관측케 된다.The example of FIG. 6 is an example mainly applied to a real microscope. As shown in (a) and (b), a prism 33 for introducing an image left, right, up and down is inserted into the objective lens 31 or the upper end of the projection lens, and the
이때의 광학적 제구성의 재원은 다음과 같다. (단위 : m/m)The resources of the optical composition at this time are as follows. (Unit: m / m)
스크린의 직경 : 200Diameter of the screen: 200
보정렌즈의 직경 : 150Diameter of correction lens: 150
A=A1+B1=400A = A 1 + B 1 = 400
B=500B = 500
C=400C = 400
R=600R = 600
S=70%S = 70%
R1= -500R 1 = -500
R2= +250R 2 = +250
ND = 0.500ND = 0.500
이와 같은 재원의 논리적 대입은 상기 실시의 예 1과 같으므로 중복 설명은 삭제한다. 다만 그 작용 효과를 설명하면 이미 본 발명의 설명에서 기술한 바와 같이 A=300 R=600이므로 R=2A의 공식에 부합되며 보정렌즈(3)의 F=500이므로 이는 공식 3에 부합된다.Since the logical assignment of such resources is the same as in Example 1 of the above embodiment, duplicate descriptions are omitted. However, when explaining the operation effect, as described in the description of the present invention, A = 300 R = 600, which corresponds to the formula of R = 2A, and F = 500 of the correcting
실물 투사시 빛의 감도가 낮으므로 스크린의 반사율은 75%의 제고하므로서 종래 투사 스크린보다 3배이상의 밝기를 재현하였다.Since the sensitivity of light is low during the real projection, the reflectance of the screen is improved by 75%, thereby reproducing more than three times the brightness of the conventional projection screen.
또한 B=500 C=400으로서 약 80%의 화면중대 및 배율중대 효과를 올릴 수가 있다.In addition, as B = 500 C = 400, it is possible to achieve about 80% screen magnification and magnification critical effects.
[기타 실시의 예][Examples of Other Implementations]
도면 제7도는 본 스크린의 구조가 상기에서 설명된 본 발명의 논리 이내에서 여러 가지로 응용된 실시의 예이다.7 is an example of an embodiment in which the structure of this screen is applied in various ways within the logic of the present invention described above.
동 제7a도는 스크린(5)을 상층부에 위치하고 그 하향 45°각도로 반사경(4)을 입설하고 그 전단에 확대보정 렌즈(6)를 위치한다.In FIG. 7A, the
(b)도는 반사스크린(5)과 확대보정렌즈(6)를 동축선상에 배치하고 그 상단에 반사경(4)을 하단에 입사 반사경(4)을 설치위치한다. (c)도 역시 확대보정렌즈(6)와 스크린(5)을 동일 광축선상에 위치하고 확대보정렌즈(6) 하단에 반사경(4)을 입설하여 설치한다 (d)도는 도립반사경(4A)를 보정렌즈(6)상단부에 위치하고 그 전향으로 45°각도로 반사경(4)을 설치하고 그 상단에 스크린(5)을 그 대각 90°로 확대보정렌즈(6)를 위치한다.In (b), the
그러나 상기의 실시의 예 모두 다음과 같은 본 발명의 기본 논리는 모두 같다. 즉로 하고 R=2A로 구성하면서 CB로 하고 R1=-곡률 반경 또는 R2보다 낮은 +곡률반경 R2=+곡률반경, R1+R2의 힘의 합인 f=B로 하고 반사 스크린(5)의 표면 반사율은 30%-90%로 한 것이다However, in all of the above embodiments, the basic logic of the present invention is the same. In other words C and R = 2A B = R 1 =-radius of curvature or + radius of curvature lower than R 2 R 2 = + radius of curvature, f = B which is the sum of the forces of R 1 + R 2 , and the surface reflectance of the
그러므로 이와 같은 본 발명은 보정렌즈(3)와 반사스크린(5)과의 간격을 입사거리로 하여 스크린(5)의 곡률을 3배로 하여 보정렌즈(6)의 위치를 스크린의 곡률에 의한 촛점 위치로 하고 스크린의 표면(S)의 반사율을 30%에서 90%로 하여 종래 투과형 스크린보다 밝기와 선명도를 2배 이상으로 증가시키고 동증가된 영상을 보정확대렌즈(6)로 확대하여 영상을 증배 관측하고 스크린의 곡률로 인해 구면화된 영상을 전면은 - 곡률 또는 평면으로 또는 후면보다는 약한 +의 곡률로 후면은 +의 곡률로 밴딩된 것으로 구성된 확대보정렌즈(6)를 확대 시청하므로서 반사 스크린(5) 표면의 영상을 평면화하여 종래 고배율로 인한 화면의 밝기 저하를 현저히 극복.Therefore, according to the present invention, the curvature of the
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