WO2011102663A2 - 사각 광경로를 형성하는 광학 시스템 및 그 방법 - Google Patents

사각 광경로를 형성하는 광학 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to an optical system and a method of operating the same, and more particularly, to a movement of a sample or a microscope observer's eye (or a light source in a light irradiation apparatus) in a microscope for observing a sample or a light irradiation device for irradiating light to a sample, such as a laser.
  • a rectangular optical path can be formed by using an optical system to observe a constant square (or light irradiation in a light irradiation device) or change the position of observation (or light irradiation in a light irradiation device) not only on the vertical plane of the sample but also on the front, rear, left and right sides.
  • the relative positions of the objective lens and the alternative lens (or the eyepiece) are fixed so that only observation of a sample near the optical axis of the focal plane of the objective lens is possible.
  • an uneven or very large and heavy object eg
  • the restrictions are severe or it is practically impossible to move or tilt.
  • the degree of freedom can be improved by mounting the optical system on the articulated axis, but this also cannot be a fundamental solution because it has a structure in which the observer or the optical system moves with the equipment.
  • the microscope used to attach to the eyeglasses for microsurgery or microworking is also used, but in this case, the above constraints can be alleviated somewhat, but there is also a limit in magnification and the operator's movement is also required.
  • an object of the present invention is to form a square optical path using the optical system without the movement of the sample or the eye of the microscope observer in a non-digital optical microscope or stereo microscope Therefore, the present invention provides an optical system capable of observing the vertical plane as well as the front, rear, left, and right sides of the sample or rotating observation about the vertical axis, and may change the observation position.
  • the objective lens can be tilted within a certain polar angle and can be rotated at an arbitrary azimuth angle, and the light passing through the objective lens using an optical module uses an optical path length. It is to provide an optical system and a method of operating the same that can be sent to an alternative lens in a fixed position while keeping a) constant.
  • the above principle is applied not only to an optical microscope or a stereo microscope, but also to an optical system of a light irradiation apparatus, which enables side irradiation within a certain angle range from a vertical axis as well as vertical irradiation of a light without moving a sample or a light source. It is to provide an optical system capable of rotating irradiation around the center and its operation method.
  • the optical system for achieving the object of the present invention, forming an optical path to emit light to the same position in accordance with the change in the angle of the incident light A first subsystem; And a second subsystem configured to form an optical path to adjust the optical path distance of the incident light to emit light, wherein the total optical path distances from the object to the second subsystem via the first subsystem are equal. It is characterized in that to form an optical path to.
  • the optical system comprises an observation angle with respect to an object of a first lens coupled to the first subsystem to observe the object or irradiate light to the object without the movement of a light source of an observer of the object or a device illuminating the object.
  • the light irradiation angle may be changed to observe the object or to irradiate light onto the object.
  • the first lens is shifted left and right while moving left and right, and the polar angle or azimuth angle is flexibly changed, and the light reflected from the object is sequentially passed through the first lens, the first subsystem, the second subsystem, and the second lens. It can be used in a microscope for observing the object.
  • the first lens is shifted left and right while moving left and right, and the polar angle or azimuth angle is changed in a flexible manner, and the light passing through the second lens coupled to the second subsystem is transmitted to the second subsystem, the first subsystem, and the It can be used in the apparatus for irradiating light to the object by sequentially passing through the first lens.
  • the first subsystem may include a first optical deflection module configured to redirect a light tilted from a predetermined fixed axis to light parallel to the fixed axis according to the angle change; And a second optical deflecting module for redirecting light parallel to the fixed axis to the same position.
  • the first optical deflection module and the second optical deflection module are mounted to a mechanism such that polar or azimuth angles are fluidly variable with respect to the angle change according to the position change of the first lens coupled to the first subsystem. It may include two wedge prisms that form a light path.
  • the first optical deflection module and the second optical deflection module are mounted to a mechanism such that polar or azimuth angles are fluidly variable with respect to the angle change according to the position change of the first lens coupled to the first subsystem. It may also include two right angle prisms that form a light path.
  • the first subsystem includes an optical deflection module that changes a path to emit light tilted from a predetermined fixed axis to the same position according to the change of angle.
  • the optical deflection module includes two orthogonal prisms that are mounted on an instrument such that polar or azimuth angles are fluidly variable with respect to the angle change caused by the position change of the first lens coupled to the first subsystem. It may also include.
  • the second subsystem includes a first prism, a second prism, and a third prism that sequentially changes the path of incident light, and the second prism and the first prism or the third prism according to the angle change. It operates so that the relative distance between the prisms is different.
  • an optical system includes: a first sub system configured to form an optical path to emit light at a same position according to a change in distance of incident light; And a second subsystem configured to form an optical path to adjust the optical path distance of the incident light to emit light, wherein the total optical path distances from the object to the second subsystem via the first subsystem are equal. It is characterized in that to form an optical path to.
  • the optical system is a viewing position with respect to the object of the first lens coupled to the first subsystem to observe the object or irradiate light to the object without the motion of the observer of the object or the light source of the device illuminating the object.
  • the object may be observed by changing the light irradiation position or may be irradiated with light.
  • the first lens is shifted left and right while moving left and right, and the polar angle or azimuth angle is flexibly changed, and the light reflected from the object is sequentially passed through the first lens, the first subsystem, the second subsystem, and the second lens. It can be used in a microscope for observing the object.
  • the first lens is shifted left and right while moving left and right, and the polar angle or azimuth angle is changed in a flexible manner, and the light passing through the second lens coupled to the second subsystem is transmitted to the second subsystem, the first subsystem, and the It may be used in an apparatus for irradiating light to an object by sequentially passing through the first lens.
  • the first subsystem includes an optical deflection module that changes a path to emit light incident in parallel with a predetermined fixed axis to the same position according to the distance change.
  • the optical deflection module may include two wedge prisms mounted on a mechanism to form the optical path such that the polar angle or the azimuth angle is fluidly changed with respect to the distance change caused by the position change of the first lens coupled to the first subsystem. Include.
  • the optical deflection module includes two orthogonal prisms that are mounted on a mechanism to form a light path such that the polar angle or the azimuth angle is fluidly changed with respect to the distance change caused by the position change of the first lens coupled to the first subsystem. Include.
  • the second subsystem includes a first prism, a second prism, and a third prism that sequentially changes the path of incident light, and the second prism and the first prism or the third prism according to the angle change.
  • the relative distance between the prisms can be operated to vary.
  • the operating method of the optical system according to another aspect of the present invention, the first step of forming an optical path to emit light to the same position according to the change in the angle of the light incident from the first subsystem; And a second step of forming an optical path to emit light by adjusting the optical path distance of the light incident from the second subsystem, wherein the second step is performed from the sample to the object via the first subsystem from the sample.
  • the optical path is formed such that the total optical path distances to the two subsystems are the same.
  • a method of operating an optical system the first step of forming a light path to emit light to the same position in accordance with the change in the distance of the light incident from the first subsystem; And a second step of forming an optical path to emit light by adjusting an optical path distance of light incident from the second subsystem, wherein the second sub is moved from the object via the first sub system in the second step.
  • the optical path is formed so that the total optical path distance to the system is the same.
  • the optical system according to another aspect of the present invention, the first lens installed to be spaced from the target by a certain distance; And a second lens spaced apart from the first lens by a predetermined distance, wherein the first lens is spaced apart from the object by a focal length of the first lens and is disposed between the first lens and the second lens.
  • Parallel light or quasi-parallel light
  • the first lens is spaced apart from the object by a focal length of the first lens and is disposed between the first lens and the second lens.
  • Parallel light or quasi-parallel light
  • Parallel light is formed in the space, and an image of the object is formed at the focal length of the second lens or light is irradiated to the object at the focal length of the second lens.
  • the observation angle or the light irradiation angle of the first lens of the first lens is changed without the movement of the observer of the object or the light source of the device for irradiating the light to the object to observe the object at multiple angles or the angle to the object It is characterized in that for irradiating light.
  • the optical system is mounted on an instrument such that the first lens is moved in a lateral direction such that the polar or azimuth angle is fluidly variable while the first lens is moved left and right, and is flexibly positioned with respect to an angle change with respect to the object according to the position change of the first lens.
  • at least one optical path changing means (mirror for reflection or refraction or various kinds of prisms, etc.) for changing and transferring the optical path of the parallel light between the first lens and the second lens.
  • the operating method of the optical system by using the first lens and the second lens installed a predetermined distance spaced from the first lens spaced apart from the object by the focal length of the first lens And forming parallel light (or quasi-parallel light) in a space between the first lens and the second lens, and forming an image of the object at a focal length of the second lens or at the focal length of the second lens. It is characterized by irradiating light to the object.
  • the user can conveniently observe the vertical plane as well as the side surface of the sample (object) in the same way as a conventional microscope. Therefore, it is possible to observe the sample in three dimensions to provide the convenience that conventional microscopes do not provide, especially in the case where the observation and operation at the same time the effect can be maximized.
  • the object can be observed three-dimensionally and the observer does not need to move, thus manipulating the object (manipulating or repairing an electronic component, processing and inspecting a microfabricated object).
  • manipulating the object can be convenient and stable, as well as reduce worker fatigue.
  • FIG. 1 is a view for explaining an optical system according to an embodiment of the present invention.
  • 3 is another example for explaining the emission of light to the same position in the optical deflection module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a graph for explaining a difference in optical path distances according to angle changes of incident light in an optical system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram for describing an operation of a second sub-system for compensating a distance when an optical path distance is short in an optical system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram for describing an operation of a second sub-system for compensating a distance when an optical path distance is long in an optical system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view for explaining an optical system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a plan view of the optical system of FIG.
  • FIG. 9 is a view for explaining an optical system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a top view of the optical system of FIG. 9.
  • FIG. 11 is a view for explaining an optical system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is an example for describing a trajectory according to a change in position of the optical deflection module of FIG. 11.
  • FIG. 13 is a view for explaining an optical system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a top view of the optical system of FIG. 13.
  • 17 is an example when the optical system of the present invention is applied to a microscope.
  • FIG. 18 is a view for explaining an optical system according to another embodiment of the present invention.
  • 19 is a view for explaining the principle of the optical system of FIG.
  • FIG. 20 is an example of a perspective view when implementing the optical system of FIG. 18.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating polygonal observation (or light irradiation) of the optical system of FIG. 18.
  • FIG. 22 is a view for explaining a position change of the objective lens in the optical system of FIG. 18.
  • FIG. 23 is a diagram for describing an optical system according to another exemplary embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 24 is an example of a perspective view when applying the optical system of FIG. 18 or FIG. 23 to a microscope.
  • FIG. 24 is an example of a perspective view when applying the optical system of FIG. 18 or FIG. 23 to a microscope.
  • FIG. 1 is a view for explaining an optical system 10 according to an embodiment of the present invention.
  • an optical system 10 includes a first subsystem 18 and a first including a first optical deflection module 11 and a second optical deflection module 12. And a second subsystem 19 comprising a prism 13, a second prism 14, and a third prism 15.
  • the first subsystem 18 forms a light path to emit light to the same position according to the change in the angle of the incident light.
  • an objective lens that receives light from a sample (object) may be coupled to the first subsystem 18 (see FIG. 15), and the objective lens may change position while moving left and right, with a polar angle ( The polar angle or the azimuth angle may be moved left and right to be flexible.
  • the second subsystem 19 forms a light path to emit light by adjusting the light path distance of the incident light.
  • the second subsystem 19 includes a first prism 13, a second prism 14, and a third prism 15 that sequentially change the path of incident light, as described above.
  • the relative distance between the second prism 14 and the first prism 13 or the third prism 15 is varied according to the change in the angle of the light incident on the light source.
  • the light path is formed such that the total light path distance to the second subsystem 19 is equal.
  • the first prism 13, the second prism 14, and the third prism 15 are in the form of a right prism.
  • a rectangular prism can be emitted by reflecting light entering the oblique plane through one side of the right angle to the other side of the right angle by forming a right triangle shape.
  • the first prism 13, the second prism 14, and the third prism 15 is described as an example of a rectangular prism, for example, but is not limited thereto, and in some cases the prism 13, 14, 15 may be implemented using reflective mirrors instead.
  • a reflection mirror may be provided on each total reflection surface of the prisms 13, 14, and 15 to realize the same function with a total of four reflection mirrors.
  • the optical system 10 forms the optical paths such that the total optical path distances from the sample to the second subsystem 19 via the first subsystem 18 are the same.
  • a square optical path was formed by using an optical system to change the vertical angle of the sample as well as the angle of observation so that it could be observed in a constant square to the front, rear, left and right sides or rotated around the vertical axis. .
  • an objective lens that receives light from a sample may be coupled to the first subsystem 18, with respect to a change in the angle of light incident to the first subsystem 18 according to a change in the position of the objective lens.
  • the optical path can be formed such that the total optical path distance from the sample to the second subsystem 19 via the first subsystem 18 is the same.
  • the total optical path distance is the same with respect to the angle change of the light incident on the first sub system 18 according to the change of the position of the objective lens, so that the objective lens, the first sub system 18 and the second sub system 19 Observing light incident and exiting through the alternate lens sequentially, the observer can observe the square of the sample on the spot without the hassle of moving the alternate lens to adjust the magnification.
  • the optical system 10 may be applied not only to an optical microscope or a stereo microscope but also to an optical system of a light irradiation apparatus for processing a sample, in which light such as a laser is applied to a second subsystem ( Light passing through another lens (such as a concave lens, a convex lens, or a collimator) in place of the alternative lens coupled to the second subsystem 19, the first subsystem 18, and the first subsystem 18.
  • the light may be irradiated to the sample by sequentially passing through another lens (such as a concave lens, a convex lens, or a collimator) instead of an objective lens coupled to the lens.
  • the light irradiation angle may be changed to irradiate light to the blind spot of the sample without the movement of an optical system or a light source other than the optical system 10 to be applied to the light irradiation apparatus.
  • the operation of the optical system according to various embodiments of the present invention will be described based on the application to a microscope, but the present invention is not limited thereto, and the optical systems according to various embodiments of the present invention are as described above. It turns out that it can be applied to optical systems, such as a light irradiation apparatus used for the purpose of a sample processing, by reversing the direction of incidence and exit of light.
  • optical systems such as a light irradiation apparatus used for the purpose of a sample processing, by reversing the direction of incidence and exit of light.
  • the light (line) passing through the center of the prisms constituting the optical system of the present invention will be described as a reference, but the light (line) of a certain region slightly away from the center of the prism is also based on a similar principle. It enters into and passes through the prism. Same as below.
  • an objective lens may be coupled to the first subsystem 18 (see FIG. 15) and positioned such that its polar angle or azimuth angle is fluidly variable when the objective lens is moved left and right.
  • the first optical deflection module 11 is a fixed axis (for example, the center of the left and right movement range of the prism of the first optical deflection module 11 according to the angle change of the light incident from the objective lens).
  • the second optical deflection module 12 changes the path so that light parallel to the fixed axis is emitted to the same position P2 at one point.
  • the first optical deflection module 11 and the second optical deflection module 12 each have two wedge prisms to form an optical path to emit light at the same position according to the angle change of the incident light. It includes.
  • the wedge prism is a wedge shape cut off the middle of the cylinder, and allows the light coming through the bottom of the cylinder to change the direction of the light exiting the cross section according to its movement angle.
  • the two wedge prism structures are also known as Riesley prism.
  • the two wedge prisms may be mounted to the apparatus such that polar or azimuth angles are fluidly variable as shown in FIG. 2 according to the angle change of incident light as described above (see FIG. 15).
  • the polar angle ⁇ is the angle when the x, y, z rectangular coordinate system is transformed into the polar coordinate system, and the distance r from the origin and the azimuth angle ⁇ move from the z axis to the -z axis without change.
  • the azimuth angle ⁇ may correspond to an angle when the distance r from the origin and the polar angle ⁇ move from the x axis to the x axis direction without variation.
  • 3 is another example for explaining the emission of light to the same position in the optical deflection module according to an embodiment of the present invention.
  • the two wedge prisms constituting the first optical deflection module 11 and the second optical deflection module 12 are moved in the polar direction. It may also be mounted to the instrument such that only the azimuth angle is fluidly variable without any reference (see FIG. 15).
  • FIG. 2 and 3 show a case where two wedge prisms are disposed on the first optical deflection module 11 and the second optical deflection module 12, respectively, at one point P1.
  • the emitted light is gathered back to one point P2 regardless of the angle change, and the angles of -28 °, -14 °, 0 °, 14 ° and 28 ° at one point P1 are respectively.
  • a structure in which light rays emitted by the light beams pass through the first optical deflection module 11 and the second optical deflection module 12 to be collected at one point P2 is illustrated. According to the arrangement and the movement path of the optical deflection modules 11 and 12, a design as shown in FIG. 2 or 3 is possible.
  • the light collected at one point at the position of P2 is reflected by the first prism 13 rotating at the same angle as the second optical deflection module 12 and transmitted to the second prism 14 as shown in FIG. 1.
  • the light reflected from the second prism 14 can then be transmitted back to the fixed alternative lens through the third prism 15.
  • the angle of light incident from the second optical deflection module 12 to the first prism 13 is always the first. It is always perpendicular to the plane of incidence of the prism 13.
  • energy transfer or illumination optics can cause light from a fixed light source or energy source (such as a laser) to be irradiated to the sample at various angles.
  • FIG. 4 is a graph for explaining a difference in optical path distances according to angle changes of incident light in an optical system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the optical path length between the sample and the final observation position may vary depending on the angle, and an optical system for the movement of the prisms is appropriately introduced to compensate for this. If the total optical path distance difference is not corrected, the same optical quality cannot be guaranteed in most cases.
  • the magnification is changed for each angle, or the position of the focal point may be changed when focusing the lens by transferring energy of the laser light source.
  • the light path distance is short, and when the light is incident on the first optical deflection module 11 at any angle that is not perpendicular to the first optical deflection module 11.
  • the light path distance will be longer.
  • the second prism 14 and the first prism 13 or the third The instrument may be designed such that the relative distance between the prisms 15 is adjusted to be longer (eg, A) (see FIG. 15). Further, as shown in Fig.
  • the second prism 14 and the first prism ( 13) or the instrument can be designed such that the relative distance between the third prisms 15 is shortened (e.g., B) (see FIG. 15).
  • the first prism 13 and the third prism 15 do not move on the same axis. In this state, only the second prism 14 is moved left and right by the predetermined mechanism so that a constant optical distance is always ensured. For example, when the first prism 13 and the third prism 15 do not move on the same axis, a constant optical distance is always adjusted by adjusting 2 (AB) to be a difference of optical path distances as shown in FIG. 4. I can guarantee it.
  • FIG. 7 is a view for explaining an optical system 20 according to another embodiment of the present invention for the case of using a right angle prism in the optical deflection module.
  • 8 is a top view of the optical system 20 of FIG. 7.
  • an optical system 20 includes a subsystem (first subsystem) including a first optical deflection module 21 and a second optical deflection module 22. ).
  • first subsystem including a first optical deflection module 21 and a second optical deflection module 22.
  • each of the first optical deflection module 21 and the second optical deflection module 22 is a right angle disposed in front and rear (or left and right) of a predetermined instrument instead of the wedge prism disposed up and down. It consists of two right angle prisms.
  • the remaining configuration of the optical system 20 includes prisms 13, 14, 15, similar to FIG. 1, and the manner of operation is as described in FIG. 1.
  • the first optical deflection module 21 and the second optical deflection module 22 for example, when the objective lens is moved left and right, the polar angle (in accordance with the change in the angle of the light coming from the position P1 of the sample)
  • the position of the right angle prism mounted to the apparatus may be changed so that the polar angle or the azimuth angle may be flexibly changed.
  • the first optical deflection module 21 may have a fixed axis according to a change in the angle of light incident from the sample.
  • an axis connecting the center of the prism close to the sample of the first optical deflection module 21 from the sample when the prism close to the sample of the first optical deflection module 21 is at the center of the left and right movement range The tilted light is redirected to light parallel to the fixed axis, and the second optical deflection module 22 changes the path to emit light parallel to the fixed axis to the same position P2 at one point.
  • the light starting from one point P1 is again changed according to the operation of the first optical deflection module 21 and the second optical deflection module 22 using the right angle prism regardless of the tilt angle.
  • the light path reaching to the point P2 of is shown, and the light exiting at angles of -28 °, 0 °, 28 ° is changed by the first optical deflection module 21 into light parallel to the fixed axis.
  • the optical path in which light parallel to the fixed axis is emitted by the second optical deflection module 22 to one point at the same position P2 is illustrated. Even in this configuration, the sample to be used in the observation apparatus such as a microscope can be observed from various angles.
  • FIG. 9 is a view for explaining an optical system 30 according to another embodiment of the present invention.
  • 10 is a top view of the optical system 30 of FIG. 9.
  • an optical system 30 includes two right angle prisms 31 and 32 arranged front to back (or left and right) of a predetermined instrument. It includes a subsystem (first subsystem) having only one optical deflection module 38 consisting of.
  • the remaining configuration of the optical system 30 includes prisms 13, 14, 15, similar to FIG. 1, and the manner of operation is as described in FIG. 1.
  • the subsystem here is composed of one optical deflection module 38, the fixed axis (for example, the first prism 31 of the optical deflection module 38) in accordance with the angle change of the light coming from the position P1 of the sample.
  • the fixed axis for example, the first prism 31 of the optical deflection module 38
  • it is operable to redirect the light tilted from the sample to the same position P2 from the inclined light from the axis connecting the center of the first prism 31 of the optical deflection module 38.
  • the right angle prisms 31 mounted on the apparatus such that its polar angle or azimuth angle is fluidly changed according to the angle change of the light coming from the position P1 of the sample.
  • the path may be changed so that the light inclined from the fixed axis is directly emitted to the same position P2 at one point according to the change in the angle of the light incident from the sample.
  • a separate optical deflection module to redirect the path to light parallel to the fixed axis.
  • the light starting at one point P1 returns to one point P2 according to the operation of one optical deflection module composed of right angle prisms 31 and 32 regardless of the tilt angle.
  • the path of arrival is shown and the light exiting at angles of -28 °, 0 ° and 28 ° is bent into the plane perpendicular to the plane by the right angle prism 31 and back by the right angle prism 32 again.
  • the light path exiting to one final position P2 is illustrated. Even in this configuration, the sample to be used in the observation apparatus such as a microscope can be observed from various angles.
  • the first plane formed by the light exiting from various angles at the starting point P1 and the second plane formed by the three light rays gathered at the arrival point P2 are parallel but present on different planes.
  • the collimated light beam always enters the prism perpendicularly or exits from the prism so that no chromatic aberration occurs.
  • the prism angle polar or azimuth
  • a reflective mirror is used.
  • chromatic aberration can be eliminated.
  • the light loss due to the reflectance is larger than that of using a prism, so it must be reflected in the design.
  • FIG. 11 is a view for explaining an optical system 40 according to another embodiment of the present invention.
  • an optical system 40 is one optical deflection module 48 consisting of two wedge prisms 41 and 42 disposed above and below a predetermined instrument. It includes a subsystem (first subsystem) having only).
  • the remaining configuration of the optical system 40 includes prisms 13, 14, 15, similar to FIG. 1, and the manner of operation is as described in FIG. 1.
  • the observer can change the observation position without moving and observe the position within a certain range of the sample.
  • an energy delivery system such as a light irradiation device
  • laser processing is useful when the workpiece is heavy or fixed, or when it is difficult to move due to being vulnerable to vibration.
  • the optical deflection module 48 forms an optical path to emit light at the same position according to a change in the distance of incident light.
  • an objective lens that receives light from a sample may be coupled to a first subsystem with an optical deflection module 48 (see FIG. 15), and the objective lens may change position while moving left and right, At this time, the polar angle or the azimuth angle can be moved left and right so as to be fluidly variable.
  • the second subsystem 19 having prisms 13, 14, and 15 as shown in FIG. 1 adjusts the light path distance of the light incident from the light deflection module 48 to form a light path to emit light. do.
  • the second subsystem 19 includes a first prism 13, a second prism 14, and a third prism 15 that sequentially change the path of incident light.
  • the relative distance between the second prism 14 and the first prism 13 or the third prism 15 is changed according to the change of the distance of the light incident on the optical deflection module 48, so that the optical deflection module 48 is operated.
  • the optical path is formed such that the total optical path distance between the first subsystem 18 and the second subsystem 19 with the same is the same.
  • FIG. 12 illustrates an example of a trajectory according to a change in position of the optical deflection module 48 of FIG. 11.
  • prisms 41 and 42 mounted on a predetermined mechanism of the optical deflection module 48 when the viewing area of the sample changes position along the y axis.
  • the light deflects from the sample when the fixed axis e.g., the first prism 41 of the optical deflection module 48 is at the center of the left and right movement range is moved while moving at the corresponding angle (polar angle or azimuth angle) and the distance from the sample is changed.
  • the light parallel to the axis connecting the center of the first prism 41 of the module 48 is directed to a fixed point P2.
  • the light beam is not on the yz plane and has a non-zero value as shown in FIG. 12.
  • the light ray passes through the center of the second prism 42 but passes through a point away from the center of the first prism 41.
  • the optical deflection module 48 when the optical deflection module 48 moves on the yz plane, the center of the area actually observed is not on a straight line but on a locus as shown in FIG. 12.
  • the light deflecting module 48 may be displaced so that the light deflection module 48 moves left and right.
  • it is possible to adjust the displacement in the x direction instead of moving the optical deflection module 48 left and right in a straight line. That is, the displacement in the x direction can be made smaller while moving left and right at the center (y 0) of the observation region of the sample.
  • the optical system 40 has the same total optical path distance from the sample to the second subsystem 19 via the first subsystem with the optical deflection module 48.
  • an objective lens that receives light from a sample may be coupled to a first sub-system having an optical deflection module 48, which is incident on the optical deflection module 48 according to a change in the position of the objective lens.
  • the optical path can be formed such that the total optical path distance from the sample to the second subsystem 19 via the optical deflection module 48 is equal to the change in the distance of the light.
  • the total optical path distance is the same with respect to the distance change of the light incident on the optical deflection module 48 according to the change of the position of the objective lens, thereby sequentially turning the objective lens, the first subsystem, and the second subsystem 19.
  • An observer who observes the light entering and exiting the alternative lens can change the observation position of the sample on the spot without having to move the alternative lens to adjust the magnification.
  • the optical system 40 may be applied not only to an optical microscope or a stereo microscope but also to an optical system of a light irradiation apparatus for processing a sample, where an alternative lens in which light such as a laser is coupled to the second subsystem 19 is substituted.
  • an alternative lens in which light such as a laser is coupled to the second subsystem 19 is substituted.
  • the sample may be irradiated with light by sequentially passing through (a concave lens, a convex lens, or a collimator).
  • FIG. 13 is a view for explaining an optical system 50 according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a top view of the optical system 50 of FIG. 13.
  • an optical system 50 includes two right angle prisms 51 and 52 arranged in front and rear (or left and right) of a predetermined instrument. It includes a subsystem (first subsystem) having only one optical deflection module 58 consisting of.
  • the remaining configuration of the optical system 50 includes prisms 13, 14, 15, similar to FIG. 1, and the manner of operation is as described in FIG. 1.
  • the sub-system here (the first subsystem) is composed of one optical deflection module 58 similar to FIG. 11, but similar to FIG. 11, the distance of light from the sample according to the change of the observation position with respect to the sample.
  • the center of the first prism 41 of the optical deflection module 58 from the sample when the fixed axis (for example, the first prism 51 of the optical deflection module 58 is at the center of the left and right movement range)
  • the light coming in parallel with the connecting axis may be redirected to the same position P2.
  • the polar angle and the azimuth angle are flexible so that light from the sample at the corresponding position is emitted to the same position P2 according to the change in the position of the sample.
  • the positions of the right angle prisms 51 and 52 mounted on the apparatus are changed so that the compensation of the optical path distance according to the change in the distance of the light from the sample is performed by the prisms 13, 14, and 15 as shown in FIG. 1. This is possible by having the optical path formed such that the total optical path distance from the sample to the second subsystem 19 via the first subsystem with the optical deflection module 58 is equal (FIG. 1). Reference).
  • the optical system 50 is a structure slightly modified from the optical system 30 of FIG. 9, for example, the angle of the second prism 52 is the same as that of the second prism 32 of FIG. 9. However, unlike the angle of the first prism 31 of FIG. 9, the angle of the first prism 51 may be such that the angle of the bottom surface thereof is made horizontal with the observation plane.
  • the angle of the first prism 51 may be such that the angle of the bottom surface thereof is made horizontal with the observation plane.
  • the operating principle of transmitting the light beams to one point regardless of the position when the observation position is changed, not the angle of the incident light, is similar, and this is also used without the observer's movement when used in the observation device such as a microscope
  • Images or other optical information can be obtained at a location within a certain range, and when applied to a light irradiation apparatus, light can be irradiated to a location within a certain range of a sample without moving a light source or a sample.
  • optical system 60 of the present invention is an example when mechanically implementing the optical system 60 of the present invention.
  • a first optical deflection module 61 (corresponding to the first optical deflection module of FIG. 1) may be mounted to an apparatus to be integrally moved by being combined with an objective lens, and the second optical deflection module 62 may be moved. (Corresponding to the second optical deflection module of FIG. 1) may also be combined with the first optical deflection module 61 through an axis having vertical mobility in the form of a piston. As such, the first optical deflection module 61 and the second optical deflection module 62 constituting the first subsystem 68 (corresponding to the first subsystem of FIG. 1) may be mounted between two plates. .
  • a first prism 63 (corresponding to the first prism of FIG. 1) and a third prism 65 (corresponding to the third prism of FIG. 1) are mounted therebetween, and the first prism 63 is mounted therebetween.
  • a second prism 64 (corresponding to the second prism of FIG. 1) outside the plate to be movable relative to the third prism 65.
  • the prisms 61, 62, and 63 constituting the second subsystem 69 may include the first optical deflection module 61 and the second optical deflection module 62. This movement is appropriately mobile so that the total light path distance is the same, and the light from the third prism 65 passes through the alternative lens to allow the observer to observe the sample.
  • the second optical deflection module connected to the focal point of the objective lens is connected thereto. (62) and the first prism (63) move symmetrically. At this time, the second prism 64 is also moved along the predetermined groove in the barrel to change the distance to the side plate to maintain a constant optical distance. Finally, the light from the third prism 65 is directed to the alternative lens module.
  • the two plates are not fixed in the circular body, and the two plates are configured to rotate therein.
  • the first optical deflection module 61 and the objective lens may change left and right positions along the guide grooves or holes formed in the side plate around the focal point of the objective lens.
  • the rotation of the sub-system 68 and the second sub-system 69 is possible to flexibly adjust the viewing angle or light irradiation angle with respect to the sample to various arbitrary angles.
  • the second subsystem 69 includes the first optical deflection module 11, the second optical deflection module 12, the first subsystem 18, the first prism 13, and the second prism of FIG. 1. 14, the third prism 15, and the second subsystem 19, respectively.
  • the mechanical diagram of the optical system of the present invention described with reference to FIG. 15 is merely an example, and may be variously implemented in other forms to implement the operations described with reference to FIGS. 1 to 8.
  • the first right angle prism 71 (corresponding to the right angle prism 31 of FIG. 9 or the right angle prism 51 of FIG. 13) may be mounted to the apparatus so as to be integrally movable in combination with the objective lens.
  • Right angle prism 72 (corresponding to right angle prism 32 of FIG. 9, or right angle prism 52 of FIG. 13) also allows first right angle prism 71 through predetermined engagement means to be able to move fluidly with first right angle prism 71. It can be combined with According to the left and right movement of the first right angle prism 71 for changing the viewing angle or the viewing position, the polar or azimuth angle may be mounted to the apparatus by the pistons driven by an actuator (not shown), According to the same principle as in FIG.
  • the second right angle prism 72 coupled through the predetermined coupling means may also form an optical path to emit light from a sample at the same position P2.
  • Actuators such as motors for moving the pistons respectively, can be installed where appropriate utilizing the empty space of the optical system 70.
  • the prisms 73, 74, 75 constituting the second subsystem have an overall optical path distance when the first right angle prism 71 and the second right angle prism 72 move. Is appropriately mobile so that the light is equal, and light incident from the second right angle prism 72 through the barrel is reflected from the oblique surface of the first prism 73 and is incident on the second prism 74, and the second prism 74.
  • the light incident on the oblique surface of the) is sequentially reflected from the planes perpendicular to the second prism 74 and is incident on the third prism 75, and the light reflected from the oblique surface of the third prism 75 is applied to the alternative lens. Pass it through so that the observer can observe the sample.
  • the mechanical diagram of the optical system of the present invention described with reference to FIG. 16 is just another exemplary embodiment, and is not limited thereto. In order to implement the operations described with reference to FIGS. .
  • the optical system of the present invention is applied to a microscope.
  • the optical system 60 of FIG. 15 or the optical system 70 of FIG. 16 can be mounted and used between an alternative lens of the microscope system and the sample support. It is possible to change the left and right position of the objective lens by turning the predetermined movement knob, so that the optical deflection module 61, 62/71, 72 of the optical system 60/70 as the angle of incidence of light from the sample changes.
  • the prisms 61, 62, 63/71, 72, 73 as described above, the observer can observe both the top, bottom, left and right sides of the sample through the alternative lens without movement.
  • An image passing through the prisms 61, 62, 63/71, 72, and 73 may be incident to the camera through a predetermined lens.
  • a digital image signal for the image is generated through the camera and stored in a predetermined storage means.
  • the image may be displayed on the screen through a predetermined display device.
  • 18 is a view for explaining an optical system 100 according to another embodiment of the present invention.
  • an optical system 100 includes a first lens 110 and a second lens 120.
  • the optical system 100 may include a prism such as one or more mirrors or wedge prisms.
  • the optical system 100 includes two mirrors 131 and 132.
  • the first lens 110 is installed spaced apart by the focal length of the first lens 110 from the position (P1) of the sample (or the object), the second lens 120 is spaced apart from the first lens 110 by a predetermined distance Can be installed.
  • parallel light may be formed in the space between the first lens 110 and the second lens 120, and the peripheral axis of which the central axis of the second lens 120 is parallel to the central axis of the first lens 110 may be formed.
  • the mirrors 131 and 132 are not necessary, but the central axes of the lenses are illustrated in FIG. 18. If this does not coincide or is not parallel, parallel light (or near quasi-parallel light close to parallel light) is formed between the first lens 110 and the second lens 120 using the mirrors 131 and 132. Allow them to communicate with each other.
  • a prism such as a wedge prism using refraction instead of reflection using mirrors 131 and 132 may be used, or a combination of the two (mirror and wedge prism) may be used.
  • Parallel light is transmitted from the first lens 110 to the second lens 120 when applied to an optical device such as a microscope, and from the second lens 120 to the first lens 110 when applied to a light irradiation device such as a laser. Parallel light may be transmitted to 110.
  • the observation angle or the light irradiation angle of the sample of the first lens 110 without the movement of the light source of the person observing the sample or the device for irradiating the light to the sample
  • the sample can be observed at multiple angles or the light can be irradiated at various angles on the sample. For example, even if the second lens 120 is fixed, the focus of the second lens 120 is changed by changing the viewing angle of the sample of the first lens 110 and properly moving the mirrors 131 and 132.
  • a multi-angle image of the sample may be formed at a distance, or a light source of the light irradiation apparatus may be disposed at the focal length of the second lens 120 to irradiate light onto the sample at a multi-angle.
  • the first lens 110 may correspond to the objective lens
  • the second lens 120 may correspond to a lens for transmitting light to the alternative lens.
  • FIG. 19 is a diagram for explaining the principle of the optical system 100 of FIG. 18.
  • the two lenses 110 and 120 may be lenses or junction lenses having the same focal length, and the light from the sample at the focal length is converted into parallel light by the first lens 110 and then the second lens.
  • An image may be formed at the focal length by the lens 120.
  • an image having the same size may be formed at the focal length of the second lens 120 regardless of the length of an infinity space in which parallel light exists between the first lens 110 and the second lens 120.
  • the focal lengths of the two lenses 110 and 120 have the same symmetry.
  • the focal lengths of the two lenses 110 and 120 are not symmetrical, for example, the focal lengths of the two lenses 110 and 120 are different from each other or the optical paths are additionally disposed on the optical path.
  • the same principle can be applied if the part where the length of the path is changed even if optical elements are inserted is a space where parallel light exists.
  • symmetry as described above, there are limitations in design, but it is well known that coma, distortion, and lateral chromatic aberration are completely eliminated in theory, and the three aberrations are significantly reduced as they are closer to symmetry, even if they are not symmetric.
  • FIG. 20 is an example of a perspective view when implementing the optical system 100 of FIG. 18.
  • the appearance of the optical system 100 may be as shown in FIG.
  • the first lens 110 is moved left and right while the position change such that the polar angle or the azimuth angle is flexibly changed, as shown in FIG. 20, the mirrors 131 and 132 are combined with the first lens 110 to form the first lens 110.
  • It can be mounted on the instrument to change the position of the fluid in response to the change in the angle of the sample according to the change of position, so that the mirrors (131, 132) between the first lens (110) and the second lens (120)
  • the optical path of the parallel light can be changed and transmitted.
  • the mirrors 131 and 132 are properly moved as described above when the viewing angle of the sample of the first lens 110 is changed as shown in FIG. 21.
  • a multi-angle image of the sample may be formed at the focal length of the second lens 120.
  • the observation position of the sample may be changed according to the positional movement of the first lens 110, and multiple angle images may be formed at the focal length of the second lens 120 at each position. have.
  • the sample may be irradiated with light at various angles as shown in FIG. 21.
  • the positional movement of 110 as shown in FIG. 22, light may be irradiated to the sample at various angles.
  • FIG. 23 is a diagram for describing an optical system 200 according to another exemplary embodiment of the present disclosure.
  • the appearance of the optical system 200 according to another embodiment of the present invention may be as shown in FIG. 24.
  • an optical system 200 according to another embodiment of the present invention illustrates a case where five mirrors 131 to 135 are used between the first lens 110 and the second lens 120.
  • the positions of the mirrors 131 to 134 are changed in a flexible manner. It can be mounted on the instrument to be changed in position with respect to the angle change with respect to the sample according to the change in the position of the first lens 110, so that the parallel light emitted from the mirrors (131 ⁇ 134) is fixed
  • the optical path of the parallel light is changed and transmitted between the first lens 110 and the second lens 120 by the mirrors 131 to 135. It becomes possible.
  • the light passing through the second lens 120 may be changed from a fixed mirror or prism 141 or 142 to be emitted to the alternative lens through a predetermined hole.
  • the alternative lens may be installed at the focal length of the second lens 120 to transmit parallel light to the human eye in the form of parallel light or quasi-parallel light.
  • the first lens 110 coupled with the handle moves along an arc-shaped guide groove or hole, and the polar angle or the azimuth angle may be fluidly changed.
  • Mirrors 131, 132, 133, 134 associated with 110 may also be repositioned fluidly.
  • the first mirror 131 moves to correspond to the change in the polar or azimuth angle of the first lens 110 so that the first lens 110 moves. And reflects by changing the path of parallel light emitted from the mirror, and thus the mirrors 132 ⁇ 134 also move in correspondence with the change of the moving angle of the first mirror 131 to reflect the reflected light from the first mirror 131.
  • the parallel light may be emitted to the fixed mirror 135 and may be reflected once again through the mirror 135 so that the parallel light is finally directed to the central axis of the fixed second lens 120.
  • the force for moving the first lens 110 may be a force applied to the handle by the user, and thus the mirrors 131 to 134 coupled to the piston by driving the actuator or the like are connected to the first lens 110. ) To make it move.
  • Optical system 200 may also be configured to be mounted and rotated in a circular body similar to that in FIG. 15. Accordingly, the mirrors 131 to 134 may move in fluid as much as the objective lens 110 changes in left and right positions along the guide grooves or holes formed in the two side plates. By rotating the objective lens 110 in the circular body and allowing the mirrors 131 to 134 to move fluidly at the corresponding position, the observation angle or the irradiation angle of the sample may be more flexibly varied. You can adjust the angle.
  • the objective lens can be tilted within a certain polar angle and rotation can be performed at an arbitrary azimuth angle, and the light passing through the objective lens is optically separated using an optical module. (optical path length) to maintain a constant or parallel light is present in a region of varying distance so that a constant image is formed at a certain position, so that the alternative lens in a fixed position to zoom in and out again to enter the observer's eye can do.
  • optical module optical path length
  • a square optical path is formed using an optical system without moving the sample or the eye of the microscope observer, and thus observes a vertical square not only on the vertical plane, but also on the front, rear, left, and right sides of the sample, or centered on the vertical axis.
  • Rotational observation makes it possible to observe objects three-dimensionally, and there is no need for the observer to move them, making it easy to manipulate objects (manipulate or repair electronic parts, process and inspect microfabricated objects, etc.). Not only can it be stabilized and stabilized, but it can also reduce worker fatigue.
  • the sample may be observed while the observation position is changed without the movement of the sample or the eye of the microscope observer.
  • the above principles can be applied not only to optical microscopes and stereomicroscopes, but also to optical devices such as telescopes, periscopes, endoscopes, as well as optical systems of light irradiation apparatuses for irradiating light onto a sample. Even if the sample is not moved or the light source is moved, the vertical irradiation of the light can be performed, as well as the side irradiation within a predetermined angle range from the vertical axis, and rotational irradiation can be made around the vertical axis.

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Abstract

본 발명은 시료를 관찰하는 현미경 또는 시료에 레이저 등 광을 조사하는 광조사 장치 등에서 시료의 이동이나 현미경 관찰자의 눈(또는 광조사 장치에서는 광원)의 이동 없이도, 광학계를 이용한 사각 광경로를 형성하여 시료의 수직면은 물론 전후좌우 측면까지 일정한 사각으로 관찰(또는 광조사 장치에서는 광조사)하거나 관찰(또는 광조사 장치에서는 광조사) 위치를 변화시킬 수 있는 광학 시스템 및 그 작동 방법에 관한 것이다.

Description

사각 광경로를 형성하는 광학 시스템 및 그 방법
본 발명은 광학 시스템 및 그 작동 방법에 관한 것으로서, 특히, 시료를 관찰하는 현미경 또는 시료에 레이저 등 광을 조사하는 광조사 장치 등에서 시료의 이동이나 현미경 관찰자의 눈(또는 광조사 장치에서는 광원)의 이동 없이도, 광학계를 이용한 사각 광경로를 형성하여 시료의 수직면은 물론 전후좌우 측면까지 일정한 사각으로 관찰(또는 광조사 장치에서는 광조사)하거나 관찰(또는 광조사 장치에서는 광조사) 위치를 변화시킬 수 있는 광학 시스템 및 그 작동 방법에 관한 것이다.
일반적인 광학 현미경에서는 대물렌즈와 대안렌즈(또는 접안렌즈)의 상대적인 위치가 고정되어 있어 대물렌즈의 초점 평면의 광축 부근의 시료 관측만이 가능하다. 시료의 임의의 부분을 임의의 각도로 관찰하거나 전후좌우의 이동된 시료 위치를 관찰하기 위해서는 시료를 이동시키거나 기울일 수 밖에 없어 불편함을 야기할 뿐 아니라, 요철이 심하거나 매우 크고 무거운 대상물, 예를 들어, 사람이나 동물의 몸체 또는 기계 몸체 등의 경우에는 제약이 심하거나 이동 또는 기울이는 것이 실질적으로 불가능한 경우도 있다.
시료 또는 대상물에 레이저 등을 조사하여 가공하기 위한 광조사 장치에 있어서도 광원으로부터 나오는 광을 광학계를 이용하여 시료 또는 대상물에 조사하고자 할 때에도, 사각에 대한 광의 조사나 이동된 시료 위치에 광을 조사하기 위하여 시료의 이동이나 광학계와 광원의 이동 없이는 위와 같은 현미경에서와 유사한 제약이 따른다.
이러한 제약 때문에 다관절 축에 광학계를 장착함으로써 자유도를 향상시키고자 한 경우도 있으나, 이 역시 장비와 함께 관찰자 또는 광학계가 움직일 수밖에 없는 구조를 가지므로 근본적인 해결책이 될 수는 없다. 또한, 미세수술 또는 미세작업 시 안경에 부착하여 사용하는 현미경도 사용되고 있지만, 이 경우 위와 같은 제약이 다소 완화될 수 있지만, 역시 배율에 한계가 있고 작업자의 움직임 역시 필요하다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 디지털 방식이 아닌 광학 현미경 또는 실체 현미경에서 시료의 이동이나 현미경 관찰자의 눈의 이동 없이도, 광학계를 이용한 사각 광경로를 형성하여 시료의 수직면은 물론 전후좌우 측면까지 일정한 사각으로 관찰하거나 수직축을 중심으로 회전 관찰이 가능하며, 관찰 위치를 변화시킬 수도 있는 광학 시스템 및 그 작동 방법을 제공하는 데 있다.
또한, 대물렌즈를 일정한 극각(polar angle) 내에서 기울이기가 가능하고 임의의 방위각(azimuth angle)으로의 회전이 가능하도록 하며, 대물렌즈를 통과한 빛은 광학 모듈을 이용해 광학적 거리(optical path length)를 일정하게 유지하며 고정된 위치의 대안렌즈로 보낼 수 있는 광학 시스템 및 그 작동 방법을 제공하는 데 있다.
그리고, 위와 같은 원리를 광학 현미경 또는 실체 현미경뿐만아니라 광조사 장치의 광학계에 적용하여, 시료의 이동이나 광원의 이동 없이도, 광의 수직 조사는 물론 수직축에서 일정한 각도 범위 내에서 측면 조사가 가능하고 또한 수직축을 중심으로 회전 조사가 가능한 광학 시스템 및 그 작동 방법을 제공하는 데 있다.
먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 광학 시스템은, 입사되는 광의 각도 변화에 따라 동일 위치로 광을 출사하도록 광경로를 형성하는 제1 서브 시스템; 및 입사되는 광의 광경로 거리를 조절하여 광을 출사하도록 광경로를 형성하는 제2 서브 시스템을 포함하고, 대상물로부터 상기 제1 서브 시스템을 경유하여 상기 제2 서브 시스템에 이르는 전체 광경로 거리가 동일하도록 광경로를 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 광학 시스템은, 대상물의 관찰자 또는 대상물에 광을 조사하는 장치의 광원의 움직임 없이 대상물을 관찰하거나 대상물에 광을 조사하기 위하여, 상기 제1 서브 시스템에 결합된 제1 렌즈의 대상물에 대한 관찰 각도 또는 광조사 각도를 변화시켜 대상물을 관찰하거나 대상물에 광을 조사할 수 있다.
상기 제1 렌즈는 좌우 이동하면서 극각 또는 방위각이 유동적으로 가변되도록 위치 변화하며, 대상물로부터 반사되는 광을 상기 제1 렌즈, 상기 제1 서브 시스템, 상기 제2 서브 시스템, 및 제2 렌즈로 순차 통과시켜 상기 대상물을 관찰하기 위한 현미경에 이용될 수 있다.
상기 제1 렌즈는 좌우 이동하면서 극각 또는 방위각이 유동적으로 가변되도록 위치 변화하며, 상기 제2 서브 시스템에 결합된 제2 렌즈를 통과한 광을 상기 제2 서브 시스템, 상기 제1 서브 시스템, 및 상기 제1 렌즈로 순차 통과시켜 대상물에 광을 조사하기 위한 장치에 이용될 수 있다.
상기 제1 서브 시스템은, 상기 각도 변화에 따라 소정 고정축으로부터 기울어진 광을 상기 고정축과 평행한 광으로 경로를 바꾸는 제1 광편향 모듈; 및 상기 고정축과 평행한 광을 상기 동일 위치로 출사하도록 경로를 바꾸는 제2 광편향 모듈을 포함한다.
상기 제1 광편향 모듈 및 상기 제2 광편향 모듈은 각각, 상기 제1 서브 시스템에 결합된 제1 렌즈의 위치 변화에 따른 상기 각도 변화에 대하여 극각 또는 방위각이 유동적으로 가변되도록 기구물에 장착되어 상기 광경로를 형성하는 두개의 웨지 프리즘을 포함할 수 있다.
상기 제1 광편향 모듈 및 상기 제2 광편향 모듈은 각각, 상기 제1 서브 시스템에 결합된 제1 렌즈의 위치 변화에 따른 상기 각도 변화에 대하여 극각 또는 방위각이 유동적으로 가변되도록 기구물에 장착되어 상기 광경로를 형성하는 두개의 직각 프리즘을 포함할 수도 있다.
상기 제1 서브 시스템은, 상기 각도 변화에 따라 소정 고정축으로부터 기울어진 광을 상기 동일 위치로 출사하도록 경로를 바꾸는 광편향 모듈을 포함한다. 상기 광편향 모듈은, 상기 제1 서브 시스템에 결합된 제1 렌즈의 위치 변화에 따른 상기 각도 변화에 대하여 극각 또는 방위각이 유동적으로 가변되도록 기구물에 장착되어 상기 광경로를 형성하는 두개의 직각 프리즘을 포함할 수도 있다.
상기 제2 서브 시스템은, 입사되는 광의 경로를 순차적으로 변경하는 제1 프리즘, 제2 프리즘, 및 제3 프리즘을 포함하고, 상기 각도 변화에 따라 상기 제2 프리즘과 상기 제1 프리즘 또는 상기 제3 프리즘 사이의 상대적인 거리가 달라지도록 동작한다.
그리고, 본 발명의 다른 일면에 따른 광학 시스템은, 입사되는 광의 거리 변화에 따라 동일 위치로 광을 출사하도록 광경로를 형성하는 제1 서브 시스템; 및 입사되는 광의 광경로 거리를 조절하여 광을 출사하도록 광경로를 형성하는 제2 서브 시스템을 포함하고, 대상물로부터 상기 제1 서브 시스템을 경유하여 상기 제2 서브 시스템에 이르는 전체 광경로 거리가 동일하도록 광경로를 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 광학 시스템은, 대상물의 관찰자 또는 대상물에 광을 조사하는 장치의 광원의 움직임 없이 대상물을 관찰하거나 대상물에 광을 조사하기 위하여, 상기 제1 서브 시스템에 결합된 제1 렌즈의 대상물에 대한 관찰 위치 또는 광조사 위치를 변화시켜 대상물을 관찰하거나 대상물에 광을 조사할 수 있다.
상기 제1 렌즈는 좌우 이동하면서 극각 또는 방위각이 유동적으로 가변되도록 위치 변화하며, 대상물로부터 반사되는 광을 상기 제1 렌즈, 상기 제1 서브 시스템, 상기 제2 서브 시스템, 및 제2 렌즈로 순차 통과시켜 상기 대상물을 관찰하기 위한 현미경에 이용될 수 있다.
상기 제1 렌즈는 좌우 이동하면서 극각 또는 방위각이 유동적으로 가변되도록 위치 변화하며, 상기 제2 서브 시스템에 결합된 제2 렌즈를 통과한 광을 상기 제2 서브 시스템, 상기 제1 서브 시스템, 및 상기 제1 렌즈로 순차 통과시켜 대상물에 광을 조사하기 위한 장치에 이용될 수도 있다.
상기 제1 서브 시스템은, 상기 거리 변화에 따라 소정 고정축과 평행하게 입사되는 광을 상기 동일 위치로 출사하도록 경로를 바꾸는 광편향 모듈을 포함한다.
상기 광편향 모듈은, 상기 제1 서브 시스템에 결합된 제1 렌즈의 위치 변화에 따른 상기 거리 변화에 대하여 극각 또는 방위각이 유동적으로 가변되도록 기구물에 장착되어 상기 광경로를 형성하는 두개의 웨지 프리즘을 포함한다.
상기 광편향 모듈은, 상기 제1 서브 시스템에 결합된 제1 렌즈의 위치 변화에 따른 상기 거리 변화에 대하여 극각 또는 방위각이 유동적으로 가변되도록 기구물에 장착되어 상기 광경로를 형성하는 두개의 직각 프리즘을 포함한다.
상기 제2 서브 시스템은, 입사되는 광의 경로를 순차적으로 변경하는 제1 프리즘, 제2 프리즘, 및 제3 프리즘을 포함하고, 상기 각도 변화에 따라 상기 제2 프리즘과 상기 제1 프리즘 또는 상기 제3 프리즘 사이의 상대적인 거리가 달라지도록 동작할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 일면에 따른 광학 시스템의 작동 방법은, 제1 서브 시스템에서 입사되는 광의 각도 변화에 따라 동일 위치로 광을 출사하도록 광경로를 형성하는 제1단계; 및 제2 서브 시스템에서 입사되는 광의 광경로 거리를 조절하여 광을 출사하도록 광경로를 형성하는 제2단계를 포함하고, 상기 제2단계에서 시료로부터 대상물로부터 상기 제1 서브 시스템을 경유하여 상기 제2 서브 시스템에 이르는 전체 광경로 거리가 동일하도록 광경로를 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 일면에 따른 광학 시스템의 작동 방법은, 제1 서브 시스템에서 입사되는 광의 거리 변화에 따라 동일 위치로 광을 출사하도록 광경로를 형성하는 제1 단계; 및 제2 서브 시스템에서 입사되는 광의 광경로 거리를 조절하여 광을 출사하도록 광경로를 형성하는 제2 단계를 포함하고, 상기 제2단계에서 대상물로부터 상기 제1 서브 시스템을 경유하여 상기 제2 서브 시스템에 이르는 전체 광경로 거리가 동일하도록 광경로를 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 일면에 따른 광학 시스템은, 대상물로부터 일정거리 이격되어 설치된 제1렌즈; 및 상기 제1렌즈로부터 일정거리 이격되어 설치된 제2렌즈를 포함하고, 상기 제1렌즈는 상기 대상물로부터 상기 제1렌즈의 초점거리만큼 이격되어 설치되며, 상기 제1렌즈와 상기 제2렌즈 사이의 공간에 평행광(또는 준평행광)이 형성되고, 상기 제2렌즈의 초점거리에 상기 대상물의 상을 형성하거나 상기 제2렌즈의 초점거리에서 상기 대상물에 광을 조사하기 위한 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 대상물의 관찰자 또는 상기 대상물에 광을 조사하는 장치의 광원의 움직임 없이, 상기 제1 렌즈의 상기 대상물에 대한 관찰 각도 또는 광조사 각도를 변화시켜 상기 대상물을 다각도로 관찰하거나 상기 대상물에 다각도로 광을 조사하기 위한 것을 특징으로 한다.
상기 광학 시스템은, 상기 제1 렌즈는 좌우 이동하면서 극각 또는 방위각이 유동적으로 가변되도록 위치 변화하며, 상기 제1 렌즈의 위치 변화에 따른 상기 대상물에 대한 각도 변화에 대하여 유동적으로 위치 변경되도록 기구물에 장착되고, 상기 제1렌즈와 상기 제2렌즈 사이에서 상기 평행광의 광 경로를 변경하여 전달하는 적어도 하나 이상의 광 경로변경 수단(반사 또는 굴절을 위한 미러나 다양한 종류의 프리즘 등)을 더 포함한다.
그리고, 본 발명의 또 다른 일면에 따른 광학 시스템의 작동 방법은, 대상물로부터 제1렌즈의 초점거리만큼 이격되어 설치된 상기 제1렌즈와 상기 제1렌즈로부터 일정거리 이격되어 설치된 제2렌즈를 이용하여, 상기 제1렌즈와 상기 제2렌즈 사이의 공간에 평행광(또는 준평행광)을 형성하고, 상기 제2렌즈의 초점거리에 상기 대상물의 상을 형성하거나 상기 제2렌즈의 초점거리에서 상기 대상물에 광을 조사하기 위한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광학 시스템에 따르면, 사용자는 기존 현미경을 보는 것과 동일한 방법으로 시료(대상물)의 수직면은 물론 측면까지 연속적으로 편리하게 관찰할 수 있게 된다. 따라서 시료를 입체적으로 관찰할 수 있어 기존의 현미경이 제공하지 못하는 편리성을 제공하고 특히 관찰과 조작이 동시에 이루어지는 작업일 경우 그 효과는 극대화될 수 있다.
또한, 시료 또는 대상물을 임의의 각도에서 관찰이 가능하게 함으로써 물체를 3차원적으로 관찰할 수 있게 하고 관찰자가 움직일 필요가 없으므로 대상물의 조작(전자부품 등의 조작이나 수리, 미세가공물의 가공 및 검사, 미세수술 등)을 편리하고 안정되게 할 수 있을 뿐 아니라 작업자의 피로도를 감소시킬 수 있다.
그리고, 위와 같은 원리를 광학 현미경 또는 실체 현미경뿐만아니라 광조사 장치의 광학계에 적용하여, 시료의 이동이나 광학계와 광원의 이동 없이도, 광의 수직 조사는 물론 수직축에서 일정한 각도 범위 내에서 측면 조사가 가능하고 또한 수직축을 중심으로 회전 조사가 가능하다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광학 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 광편향 모듈에서의 동일 위치로의 광의 출사를 설명하기 위한 일례이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 광편향 모듈에서의 동일 위치로의 광의 출사를 설명하기 위한 다른 예이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 광학 시스템에서 입사되는 광의 각도 변화에 따른 광경로 거리 차이를 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 광학 시스템에서 광경로 거리가 짧을 때 해당 거리를 보상하기 위한 제2 서브 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 광학 시스템에서 광경로 거리가 길 때 해당 거리를 보상하기 위한 제2 서브 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 7의 광학 시스템에 대한 평면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 9의 광학 시스템에 대한 평면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 도 11의 광편향모듈의 위치 변화에 따른 궤적을 설명하기 위한 일례이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 도 13의 광학 시스템에 대한 평면도이다.
도 15는 본 발명의 광학 시스템을 기구적으로 구현할 때의 일례이다.
도 16은 본 발명의 광학 시스템을 기구적으로 구현할 때의 다른 예이다.
도 17 은 본 발명의 광학 시스템을 현미경에 적용할 때의 일례이다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 도 18의 광학 시스템의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 도 18의 광학 시스템을 구현할 때의 사시도의 일례이다.
도 21은 도 18의 광학 시스템의 다각 관찰(또는 광조사)를 설명하기 도면이다.
도 22는 도 18의 광학 시스템에서 대물렌즈의 위치 변화를 설명하기 도면이다.
도 23은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 24는 도 18 또는 도 23의 광학 시스템을 현미경에 적용할 때의 사시도의 일례이다.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광학 시스템(10)을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 광학 시스템(10)은 제1 광편향 모듈(11)과 제2 광편향 모듈(12)을 포함하는 제1 서브 시스템(18) 및 제1 프리즘(13), 제2 프리즘(14), 제3 프리즘(15)을 포함하는 제2 서브 시스템(19)을 포함한다.
제1 서브 시스템(18)은 입사되는 광의 각도 변화에 따라 동일 위치로 광을 출사하도록 광경로를 형성한다. 예를 들어, 시료(대상물)로부터 오는 광을 입사받는 대물 렌즈가 제1 서브 시스템(18)에 결합될 수 있으며(도 15 참조), 대물 렌즈는 좌우 이동하면서 위치 변화할 수 있으며, 이때 극각(polar angle) 또는 방위각(azimuth angle)이 유동적으로 가변되도록 좌우 이동 할 수 있다.
제2 서브 시스템(19)은 입사되는 광의 광경로 거리를 조절하여 광을 출사하도록 광경로를 형성한다. 제2 서브 시스템(19)은 입사되는 광의 경로를 순차적으로 변경하는 제1 프리즘(13), 제2 프리즘(14), 및 제3 프리즘(15)을 포함하며, 위와 같이 제1 서브 시스템(18)으로 입사되는 광의 각도 변화에 따라 제2 프리즘(14)과 제1 프리즘(13) 또는 제3 프리즘(15) 사이의 상대적인 거리가 달라지도록 동작하여 시료로부터 제1 서브 시스템(18)을 경유하여 제2 서브 시스템(19)에 이르는 전체 광경로 거리가 동일하도록 광경로가 형성된다. 제1 프리즘(13), 제2 프리즘(14), 및 제3 프리즘(15)은 직각 프리즘 형태이다. 직각 프리즘은 단면이 직각 삼각형 모양을 이루고 직각의 한쪽면을 통하여 빗면으로 들어오는 광을 직각의 다른 쪽면으로 반사시켜 내보낼 수 있다. 여기서, 제1 프리즘(13), 제2 프리즘(14), 및 제3 프리즘(15)은 직각 프리즘 형태인 것을 예를 들어 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 경우에 따라서는 프리즘들(13, 14, 15) 대신에 반사 미러들(mirror)을 이용하여 구현될 수도 있다. 예를 들어, 프리즘들(13, 14, 15)의 각 전반사면에 반사 미러를 설치하여 총 4개의 반사 미러로 같은 기능을 실현할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 광학 시스템(10)은 시료로부터 제1 서브 시스템(18)을 경유하여 제2 서브 시스템(19)에 이르는 전체 광경로 거리가 동일하도록 광경로를 형성함으로써, 시료의 이동이나 현미경 관찰자의 눈의 이동 없이도, 광학계를 이용한 사각 광경로를 형성하여 시료의 수직면은 물론 관찰 각도를 변화시켜 전후좌우 측면까지 일정한 사각으로 관찰하거나 수직축을 중심으로 회전 관찰이 가능하도록 하였다.
예를 들어, 시료로부터 오는 광을 입사받는 대물 렌즈가 제1 서브 시스템(18)에 결합될 수 있으며, 이때 대물 렌즈의 위치 변화에 따른 제1 서브 시스템(18)으로 입사되는 광의 각도 변화에 대하여 시료로부터 제1 서브 시스템(18)을 경유하여 제2 서브 시스템(19)에 이르는 전체 광경로 거리가 동일하도록 광경로를 형성할 수 있다.
이와 같이 대물 렌즈의 위치 변화에 따른 제1 서브 시스템(18)으로 입사되는 광의 각도 변화에 대하여 전체 광경로 거리가 동일하게 됨으로써, 대물 렌즈, 제1 서브 시스템(18), 제2 서브 시스템(19)을 순차적으로 통과하여 대안 렌즈로 입사되고 출사된 광을 관찰하는 관찰자는 배율을 새로 맞추기 위하여 대안 렌즈를 움직여야하는 번거로움 없이 그 자리에서 시료의 사각을 관찰 할 수 있게 된다.
이외에도, 본 발명의 일실시예에 따른 광학 시스템(10)은 광학 현미경 또는 실체 현미경뿐만아니라 시료를 가공하기 위한 광조사 장치의 광학계에 적용될 수 있으며, 이때에는 레이저와 같은 광이 제2 서브 시스템(19)에 결합된 대안 렌즈 대용의 다른 렌즈(오목 렌즈, 볼록 렌즈, 또는 콜리메이터 등)를 통과한 광을 제2 서브 시스템(19), 제1 서브 시스템(18), 및 제1 서브 시스템(18)에 결합된 대물 렌즈 대용의 다른 렌즈(오목 렌즈, 볼록 렌즈, 또는 콜리메이터 등)로 순차 통과시켜 시료에 광을 조사할 수도 있다. 이때에도 광조사 장치에 적용될 광학 시스템(10) 이외의 다른 광학계나 광원의 움직임없이도 광조사 각도를 변화시켜 시료의 사각에 광을 조사할 수 있게 된다.
이하 본 발명의 여러가지 다양한 실시예들에 따른 광학 시스템들에 대하여 현미경에의 적용을 중심으로 그 동작을 살펴보지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 여러가지 다양한 실시예들에 따른 광학 시스템들은 위와 같이 광의 입사 및 출사 방향을 반대로 함으로써 시료 가공 등의 목적으로 이용하는 광조사 장치 등의 광학계에 적용될 수 있음을 밝혀 둔다. 또한, 설명의 편의상 본 발명의 광학 시스템을 구성하는 프리즘들의 중심을 지나는 광(선)을 기준으로 설명하지만, 프리즘들의 중심에서 약간씩 벗어나는 일정영역의 광(선)도 역시 유사한 원리에 기초하여 각 프리즘으로 입사되고 통과하여 출사된다. 이하 같다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 광편향 모듈에서의 동일 위치로의 광의 출사를 설명하기 위한 일례이다.
예를 들어, 대물 렌즈가 제1 서브 시스템(18)에 결합될 수 있으며(도 15 참조), 대물 렌즈를 좌우 이동시킬 때 그 극각(polar angle) 또는 방위각(azimuth angle)이 유동적으로 가변되도록 위치를 변화시킬 수 있으며, 이때, 제1 광편향 모듈(11)은 대물 렌즈로부터 입사되는 광의 각도 변화에 따라 고정축(예를 들어, 제1 광편향 모듈(11)의 프리즘들이 좌우 움직임 범위의 중심에 있을 때 시료로부터 제1 광편향 모듈(11)의 프리즘들의 중심을 연결하는 축으로서, 여기서는 P1과 P2를 연결하는 축에 해당)으로부터 기울어진 광을 고정축과 평행한 광으로 경로를 바꾸며, 제2 광편향 모듈(12)은 고정축과 평행한 광을 한점의 동일 위치(P2)로 출사하도록 경로를 바꾼다. 제1 광편향 모듈(11)과 제2 광편향 모듈(12)은 각각, 위와 같이 입사되는 광의 각도 변화에 따라 동일 위치로 광을 출사하도록 광경로를 형성하기 위하여, 두개의 웨지(wedge) 프리즘을 포함한다. 웨지 프리즘은 원기둥의 중간을 절단한 쐐기 형태로서, 원기둥의 밑면을 통하여 들어오는 광을 그 움직임 각도에 따라 단면으로 나가는 광의 방향을 바꾸어 줄 수 있도록 한다. 두개의 웨지(wedge) 프리즘 구조는 리슬리 프리즘(Risley prism)이라고도 한다. 여기서 두개의 웨지(wedge) 프리즘은 위와 같이 입사되는 광의 각도 변화에 따라 도 2와 같이, 극각 또는 방위각이 유동적으로 가변되도록 기구물에 장착될 수 있다(도 15 참조). 극각(θ)은 x,y,z 직각 좌표계를 극 좌표계로 변형하여 살펴볼 때, 원점으로부터의 거리(r)과 방위각(φ)은 변동없이 z축으로부터 -z축 방향으로 이동할 때의 각도에 해당할 수 있고, 방위각(φ)은 원점으로부터의 거리(r)과 극각(θ)은 변동없이 x축으로부터 x 축 방향으로 이동할 때의 각도에 해당할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 광편향 모듈에서의 동일 위치로의 광의 출사를 설명하기 위한 다른 예이다.
도 3과 같이, 대물 렌즈로부터 입사되는 광의 각도 변화에 따라, 제1 광편향 모듈(11)과 제2 광편향 모듈(12)을 구성하는 두개의 웨지(wedge) 프리즘은 극각 방향으로의 이동은 없이 방위각만이 유동적으로 가변되도록 기구물에 장착될 수도 있다(도 15 참조).
도 2 와 도 3은 제1 광편향 모듈(11)과 제2 광편향 모듈(12)에 상하로 배치한 웨지 프리즘(wedge prism) 2개씩을 각각 사용했을 경우에, 하나의 점(P1)에서 출발한 광이 그 각도 변화에 무관하게 다시 하나의 점(P2)으로 모이도록 구성한 예들로서, 하나의 점(P1)에서 각각 -28°, -14°, 0°, 14°, 28°의 각도로 출사된 광선이 제1 광편향 모듈(11)과 제2 광편향 모듈(12)을 통과함으로써 다시 하나의 점(P2)으로 모이는 구조를 예를 들어 나타내었다. 광편향 모듈들(11, 12)의 배치 및 이동경로에 따라 도 2또는 도 3과 같은 설계가 가능하다.
이와 같이, P2의 위치에서 한점에 모인 광은 도 1과 같이, 제2 광편향 모듈(12)과 동일한 각도로 회전하는 제1 프리즘(13)에 의해 반사되어 제2 프리즘(14)으로 전달되고, 제2 프리즘(14)에서 반사된 광은 다시 제3 프리즘(15)을 통해 고정된 대안 렌즈로 전달될 수 있게 된다. 위와 같이 제1 프리즘(13)은 제2 광편향 모듈(12)과 항상 동일한 각도로 회전하도록 되어 있으므로 제2 광편향 모듈(12)로부터 제1 프리즘(13)으로 입사되는 광의 각도는 항상 제1 프리즘(13)의 입사면에 항상 수직이 된다.
따라서 결상 광학계에서 사용될 경우 제1 광편향 모듈(11)의 앞에 대물렌즈를 위치시키면 관찰자의 고정된 관찰 위치에서 시료를 다양한 각도에서 관찰할 수 있게 된다. 같은 원리로 에너지 전달 또는 조명 광학계에서는 고정된 광원 또는 에너지 소스(laser 등)에서 나온 광(예를 들어, 레이저 등)을 시료에 다양한 각도로 조사하게 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 광학 시스템에서 입사되는 광의 각도 변화에 따른 광경로 거리 차이를 설명하기 위한 그래프이다.
도 4와 같이, 대물 렌즈의 위치 변화에 따라 시료 위치(P1)로부터 입사되는 광의 각도 변화에 대하여, 시료로부터 제1 서브 시스템(18)을 경유하여 제2 서브 시스템(19)에 이르는 전체 광경로 거리, 즉, 시료로부터 제1 광편향 모듈(11), 제2 광편향 모듈(12), 제1 프리즘(13), 제2 프리즘(14), 및 제3 프리즘(15)을 통과하는 광의 전체 이동 거리가 달라짐을 알 수 있다. 즉, 제1 광편향 모듈(11)로 수직 입사될 때의 각도 0에서의 광경로를 0으로 보았을 때, 이를 기준으로 하여 좌우의 각도 변화에 따라 광경로가 대칭적으로 길어질 수 있다. 이에 따라 시료와 최종 관찰위치(또는 광원)과의 광학거리(optical path length)가 각도에 따라 변할 수 있는 데 이를 보정하기 위해 적절히 프리즘들의 이동을 위한 광학계가 도입된다. 이러한 전체 광경로 거리 차이를 보정하지 않을 경우 대부분 동일한 광학품질을 보장할 수 없게 된다. 예를 들어, 결상 광학계에서는 각도별로 배율이 변하게 되며, 또는 레이저 광원의 에너지를 전달하여 렌즈로 집속시킬 때는 초점의 위치가 변할 수 있게 된다.
도 4와 같이, 광이 제1 광편향 모듈(11)로 수직 입사될 때에는 광경로 거리가 짧은 경우이고, 광이 제1 광편향 모듈(11)로 수직아닌 기울어진 임의의 각도로 입사될 때에는 광경로 거리가 길어지게 된다. 이를 보정하기 위하여, 도 5와 같이, 광이 제1 광편향 모듈(11)로 수직 입사될 때(광경로 거리가 짧은 경우)에는 제2 프리즘(14)과 제1 프리즘(13) 또는 제3 프리즘(15) 사이의 상대적인 거리가 길어지게(예를 들어, A) 조정되도록 기구물을 설계할 수 있다(도 15 참조). 또한, 도6과 같이, 광이 제1 광편향 모듈(11)로 수직이 아닌 기울어진 임의의 각도로 입사될 때에는(광경로 거리가 긴 경우)에는 제2 프리즘(14)과 제1 프리즘(13) 또는 제3 프리즘(15) 사이의 상대적인 거리가 짧아지게(예를 들어, B) 조정되도록 기구물을 설계할 수 있다(도 15 참조).
여기서, 제2 프리즘(14)과 제1 프리즘(13) 또는 제3 프리즘(15) 사이의 상대적인 거리 조정을 위하여, 제1 프리즘(13)과 제3 프리즘(15)은 동일 축상에서 움직이지 않는 상태에서, 소정 기구물에 의하여 제2 프리즘(14)만이 좌우로 움직이도록 함으로써 항상 일정한 광학거리가 보장되도록 할 수 있게 된다. 예를 들어, 제1 프리즘(13)과 제3 프리즘(15)은 동일 축상에서 움직이지 않는 경우에, 2(A-B)가 도 4와 같은 광경로 거리의 차이가 되도록 조정함으로써 항상 일정한 광학거리를 보장할 수 있다.
도 7은 광 편향 모듈에 직각 프리즘을 사용하는 경우에 대한 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 시스템(20)을 설명하기 위한 도면이다. 도 8은 도 7의 광학 시스템(20)에 대한 평면도이다.
도 7과 도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 시스템(20)은, 제1 광편향 모듈(21) 및 제2 광편향 모듈(22)로 이루어지는 서브 시스템(제1 서브 시스템)을 포함한다. 여기서는 도 1과 같이, 상하로 배치한 웨지 프리즘(wedge prism) 대신에, 제1 광편향 모듈(21) 및 제2 광편향 모듈(22) 각각은 소정 기구물의 앞뒤(또는 좌우)로 배치된 직각 프리즘(right angle prism) 2개로 이루어진다. 여기서, 광학 시스템(20)의 나머지 구성은 도 1과 유사하게, 프리즘들(13, 14, 15)을 포함하며, 동작 방식은 도 1에서 설명된 바와 같다.
다만, 제1 광편향 모듈(21) 및 제2 광편향 모듈(22)의 동작을 살펴보면, 예를 들어, 대물 렌즈를 좌우 이동시킬 때, 시료의 위치 P1에서 오는 광의 각도 변화에 따라 그 극각(polar angle) 또는 방위각(azimuth angle)이 유동적으로 가변되도록 기구물에 장착된 직각 프리즘들의 위치를 변화시킬 수 있으며, 이때, 제1 광편향 모듈(21)은 시료로부터 입사되는 광의 각도 변화에 따라 고정축(예를 들어, 제1 광편향 모듈(21)의 시료에 가까운 프리즘이 좌우 움직임 범위의 중심에 있을 때 시료로부터 제1 광편향 모듈(21)의 시료에 가까운 프리즘의 중심을 연결하는 축)으로부터 기울어진 광을 고정축과 평행한 광으로 경로를 바꾸며, 제2 광편향 모듈(22)은 고정축과 평행한 광을 한점의 동일 위치(P2)로 출사하도록 경로를 바꾼다.
도 7과 도 8에는, 하나의 점(P1)에서 출발한 광이 기울임 각도에 무관하게 직각 프리즘을 사용한 제1 광편향 모듈(21) 및 제2 광편향 모듈(22)의 동작에 따라 다시 하나의 점(P2)으로 도달하는 광경로가 도시되어 있으며, -28°, 0°, 28°의 각도로 출사한 광이 제1 광편향 모듈(21)에 의해 고정축과 평행한 광으로 바뀐 뒤, 제2 광편향 모듈(22)에 의해 고정축과 평행한 광이 한점의 동일 위치(P2)로 출사하는 광경로를 도시하였다. 이와 같이 구성하여도 현미경과 같은 관찰 장치에 사용할 시료를 다양한 각도에서 관찰할 수 있게 된다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 시스템(30)을 설명하기 위한 도면이다. 도 10은 도 9의 광학 시스템(30)에 대한 평면도이다.
도 9와 도 10을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 시스템(30)은, 소정 기구물의 앞뒤(또는 좌우)로 배치된 직각 프리즘(right angle prism) 2개(31, 32)로 이루어진 하나의 광편향 모듈(38)만을 구비한 서브 시스템(제1 서브 시스템)을 포함한다. 여기서, 광학 시스템(30)의 나머지 구성은 도 1과 유사하게, 프리즘들(13, 14, 15)을 포함하며, 동작 방식은 도 1에서 설명된 바와 같다.
다만, 여기서의 서브 시스템은 하나의 광편향 모듈(38)로 이루어지지만, 시료의 위치 P1에서 오는 광의 각도 변화에 따라 고정축(예를 들어, 광편향 모듈(38)의 제1 프리즘(31)이 좌우 움직임 범위의 중심에 있을 때 시료로부터 광편향 모듈(38)의 제1 프리즘(31)의 중심을 연결하는 축)으로부터 기울어진 광을 동일 위치(P2)로 출사하도록 경로를 바꾸도록 동작할 수 있다. 예를 들어, 대물 렌즈를 좌우 이동시킬 때, 시료의 위치 P1에서 오는 광의 각도 변화에 따라 그 극각(polar angle) 또는 방위각(azimuth angle)이 유동적으로 가변되도록 기구물에 장착된 직각 프리즘들(31, 32)의 위치를 변화시킬 수 있으며, 이때, 시료로부터 입사되는 광의 각도 변화에 따라 고정축으로부터 기울어진 광을 직접 한점의 동일 위치(P2)로 출사하도록 경로를 바꿀 수 있다. 여기서는 고정축과 평행한 광으로 경로를 바꾸는 별도의 광편향 모듈은 불필요 하다.
도 9와 도 10에는, 하나의 점(P1)에서 출발한 광이 기울임 각도에 무관하게 직각 프리즘들(31, 32)로 구성된 하나의 광편향 모듈의 동작에 따라 다시 하나의 점(P2)으로 도달하는 광경로가 도시되어 있으며, -28°, 0°, 28°의 각도로 출사한 광이 직각 프리즘(31)에 의해 평면의 수직안쪽으로 꺽이고 다시 직각 프리즘(32)에 의해 수직으로 꺽여 한점의 최종 위치(P2)로 출사하는 광경로를 도시하였다. 이와 같이 구성하여도 현미경과 같은 관찰 장치에 사용할 시료를 다양한 각도에서 관찰할 수 있게 된다.
도 9 및 도 10과 같은 경우에, 출발점(P1)에서 다양한 각도에서 출사한 광이 이루는 제1 평면과 도착점(P2)으로 모이는 세가지 광선들이 이루는 제2 평면은 평행하나 다른 평면 상에 존재한다. 이 경우 이상적인 경우로써 시준된(collimated) 광선은 항상 프리즘에 수직 입사되거나 프리즘으로부터 수직으로 출사되므로 색수차가 발생하지 않는다. 기구 설계상의 이유로 이상적인 경우에서 벗어날 필요가 있을 때, 예를 들어, 도착점(P2)이 제1 평면에 위치하도록 할 경우에 프리즘 각도(극각 또는 방위각)에 변화를 줄 수도 있으며 이 경우 반사 거울을 쓸 경우 색수차를 제거할 수가 있다. 그러나, 이와 같은 반사 거울의 사용시에는 반사율에 따른 광손실이 프리즘을 사용하는 경우보다 크므로 이를 설계에 반영해야 한다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 시스템(40)을 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 시스템(40)은 소정 기구물의 상하로 배치된 웨지 프리즘(wedge prism) 2개(41, 42)로 이루어진 하나의 광편향 모듈(48)만을 구비한 서브 시스템(제1 서브 시스템)을 포함한다. 여기서, 광학 시스템(40)의 나머지 구성은 도 1과 유사하게, 프리즘들(13, 14, 15)을 포함하며, 동작 방식은 도 1에서 설명된 바와 같다.
여기서는 관찰 각도(또는 시료로부터 오는 광선의 각도)가 아닌 관찰 위치의 변화가 가능하도록 한 경우로서, 이 경우 관찰자는 이동없이 관찰 위치를 변화시켜 가며 시료의 일정 범위 내의 위치에 대한 관찰이 가능하다. 또한, 광조사 장치와 같은 에너지 전달 시스템으로 사용될 경우, 시료의 이동이나 광원의 이동 없이도 광조사 위치를 변화시켜 가며 광원의 에너지를 시료의 임의의 위치에 조사시킬 수 있게 된다. 예를 들어, 레이저 가공의 경우 가공물이 무겁거나 고정되어 있을 경우 또는 진동에 취약하여 이동이 곤란한 경우 등에 유용하다.
도 11과 같이, 광편향 모듈(48)은 입사되는 광의 거리 변화에 따라 동일 위치로 광을 출사하도록 광경로를 형성한다. 예를 들어, 시료로부터 오는 광을 입사받는 대물 렌즈가 광편향 모듈(48)을 구비한 제1 서브 시스템에 결합될 수 있으며(도 15 참조), 대물 렌즈는 좌우 이동하면서 위치 변화할 수 있으며, 이때 극각(polar angle) 또는 방위각(azimuth angle)이 유동적으로 가변되도록 좌우 이동 할 수 있다.
이후, 도 1과 같은 프리즘들(13, 14, 15)을 구비한 제2 서브 시스템(19)은 광편향 모듈(48)로부터 입사되는 광의 광경로 거리를 조절하여 광을 출사하도록 광경로를 형성한다. 도 1에서도 설명한 바와 같이, 제2 서브 시스템(19)은 입사되는 광의 경로를 순차적으로 변경하는 제1 프리즘(13), 제2 프리즘(14), 및 제3 프리즘(15)을 포함하며, 위와 같이 광편향 모듈(48)로 입사되는 광의 거리 변화에 따라 제2 프리즘(14)과 제1 프리즘(13) 또는 제3 프리즘(15) 사이의 상대적인 거리가 달라지도록 동작하여 광편향 모듈(48)을 구비한 제1 서브 시스템(18)과 제2 서브 시스템(19) 사이의 전체 광경로 거리가 동일하도록 광경로가 형성된다.
도 12는 도 11의 광편향 모듈(48)의 위치 변화에 따른 궤적을 설명하기 위한 일례이다.
도 11에서, 평면(yz 평면)에 수직인 축이 x축이라 가정하면, 시료의 관찰 영역이 y축을 따라 위치 변화하면 광편향 모듈(48)의 소정 기구물에 장착된 프리즘들(41, 42)이 해당 각도(극각 또는 방위각)로 움직여 시료로부터 거리가 달라지면서 들어오는 고정축(예를 들어, 광편향 모듈(48)의 제1 프리즘(41)이 좌우 움직임 범위의 중심에 있을 때 시료로부터 광편향 모듈(48)의 제1 프리즘(41)의 중심을 연결하는 축)과 평행한 광을 고정된 점(P2)으로 보낸다. 이 때 광선은 yz평면상에 있지 않고 도 12와 같이 x값이 0이 아닌 값을 가지게 된다. 다시 말해 광선은 제2 프리즘(42)의 중심을 통과하지만 제1 프리즘(41)에서는 중심에서 떨어진 점을 통과한다.
즉, 도 12와 같이, 광편향 모듈(48)이 yz평면상에서 움직일 때 실제 관찰되는 영역의 중심은 직선이 아닌 그림12와 같은 궤적상에 있게 된다. 이와 같이 광편향 모듈(48)에 두개의 웨지 프리즘(41, 42)을 사용하면, 광선의 각을 편향시키는 효과 이외에 광선이 축을 벗어나게 되는 변위도 생기게 되므로, 광편향 모듈(48)을 좌우로 움직임에 따라 관찰되는 영역의 중심이 직선으로 나타나게 하려면, 광편향 모듈(48)을 직선으로 좌우 이동시키는 것이 아니라 x 방향으로의 변위 조정을 할 수 있다. 즉, 시료의 관찰 영역의 중심(y=0)에서 좌우로 이동하면서 x 방향으로의 변위가 점점 작아지도록 할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 시스템(40)은 시료로부터 광편향 모듈(48)을 구비한 제1 서브 시스템을 경유하여 제2 서브 시스템(19)에 이르는 전체 광경로 거리가 동일하도록 광경로를 형성함으로써, 시료의 이동이나 현미경 관찰자의 눈의 이동 없이도, 광편향 모듈(48)의 위치 이동만을 통하여 광학계를 이용한 광경로를 형성하여 시료의 좌우 관찰 위치를 바꿀 수 있으며 수직축을 중심으로 회전 관찰도 가능하도록 하였다.
예를 들어, 시료로부터 오는 광을 입사받는 대물 렌즈가 광편향 모듈(48)을 구비한 제1 서브 시스템에 결합될 수 있으며, 이때 대물 렌즈의 위치 변화에 따른 광편향 모듈(48)로 입사되는 광의 거리 변화에 대하여 시료로부터 광편향 모듈(48)을 경유하여 제2 서브 시스템(19)에 이르는 전체 광경로 거리가 동일하도록 광경로를 형성할 수 있다. 이와 같이 대물 렌즈의 위치 변화에 따른 광편향 모듈(48)로 입사되는 광의 거리 변화에 대하여 전체 광경로 거리가 동일하게 됨으로써, 대물 렌즈, 제1 서브 시스템, 제2 서브 시스템(19)을 순차적으로 통과하여 대안 렌즈로 입사되고 출사된 광을 관찰하는 관찰자는 배율을 새로 맞추기 위하여 대안렌즈를 움직여야하는 번거로움 없이 그 자리에서 시료의 관찰 위치를 바꾸어 관찰 할 수 있게 된다.
이외에도, 광학 시스템(40)은 광학 현미경 또는 실체 현미경 뿐만아니라 시료를 가공하기 위한 광조사 장치의 광학계에 적용될 수 있으며, 이때에는 레이저와 같은 광이 제2 서브 시스템(19)에 결합된 대안 렌즈 대용의 다른 렌즈(오목 렌즈, 볼록 렌즈, 또는 콜리메이터 등)를 통과한 광을 제2 서브 시스템(19), 광편향 모듈(48), 및 광편향 모듈(48)에 결합된 대물 렌즈 대용의 다른 렌즈(오목 렌즈, 볼록 렌즈, 또는 콜리메이터 등)로 순차 통과시켜 시료에 광을 조사할 수도 있다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 시스템(50)을 설명하기 위한 도면이다. 도 14는 도 13의 광학 시스템(50)에 대한 평면도이다.
도 13과 도 14를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 시스템(50)은, 소정 기구물의 앞뒤(또는 좌우)로 배치된 직각 프리즘(right angle prism) 2개(51, 52)로 이루어진 하나의 광편향 모듈(58)만을 구비한 서브 시스템(제1 서브 시스템)을 포함한다. 여기서, 광학 시스템(50)의 나머지 구성은 도 1과 유사하게, 프리즘들(13, 14, 15)을 포함하며, 동작 방식은 도 1에서 설명된 바와 같다.
다만, 여기서의 서브 시스템(제1 서브 시스템)은 도 11과 유사하게 하나의 광편향 모듈(58)로 이루어지지만, 도 11과 유사하게, 시료에 대한 관찰 위치의 변화에 따른 시료로부터의 광의 거리 변화에 따라 고정축(예를 들어, 광편향 모듈(58)의 제1 프리즘(51)이 좌우 움직임 범위의 중심에 있을 때 시료로부터 광편향 모듈(58)의 제1 프리즘(41)의 중심을 연결하는 축)과 평행하게 들어오는 광을 동일 위치(P2)로 출사하도록 경로를 바꾸도록 동작할 수 있다. 예를 들어, 대물 렌즈를 좌우 이동시킬 때, 시료의 위치 변화에 따라 해당 위치의 시료로부터 오는 광을 한점의 동일 위치(P2)로 출사하도록 그 극각(polar angle) 및 방위각(azimuth angle)이 유동적으로 가변되도록 기구물에 장착된 직각 프리즘들(51, 52)의 위치를 변화시키며, 이때, 시료로부터의 광의 거리 변화에 따른 광경로 거리의 보상은 도 1과 같은 프리즘들(13, 14, 15)의 움직임에 의하여, 시료로부터 광편향 모듈(58)이 구비된 제1 서브 시스템을 경유하여 제2 서브 시스템(19)에 이르는 전체 광경로 거리가 동일하도록 광경로가 형성되도록 함으로써 가능하다(도 1 참조).
이와 같이, 광학 시스템(50)은 도 9의 광학 시스템(30)을 약간 변형한 구조로서, 예를 들어, 제2 프리즘(52)의 각도는 도 9의 제2 프리즘(32)의 경우와 동일하게 할 수 있으나, 제1 프리즘(51)의 각도는 도 9의 제1 프리즘(31)의 각도와는 달리 그 밑면의 각도가 관찰 평면과 수평하게 이루어지도록 할 수 있다. 여기서도, 도 11과 유사하게 입사되는 광의 각도가 아닌 관찰 위치가 변할 시 광선들을 위치에 관계없이 하나의 점으로 전달하는 작동 원리는 유사하고, 이 역시 현미경과 같은 관찰장치에 사용될 시 관찰자의 움직임 없이 일정범위 내의 위치에서 이미지나 기타 광학정보 등을 획득할 수가 있으며, 광조사 장치에 적용시 광원이나 시료의 이동없이 시료의 일정범위 내의 위치에 광을 조사할 수 있다.
도 15는 본 발명의 광학 시스템(60)을 기구적으로 구현할 때의 일례이다.
도 15와 같이, 제1 광편향 모듈(61)(도 1의 제1 광편향 모듈에 해당)이 대물렌즈와 결합되어 일체로 움직일 수 있도록 기구물에 장착될 수 있으며, 제2 광편향 모듈(62)(도 1의 제2 광편향 모듈에 해당) 또한 피스톤 형태로 상하 이동성을 갖는 축을 통해 제1 광편향 모듈(61)과 결합될 수 있다. 이와 같이 제1 서브 시스템(68)(도 1의 제1 서브 시스템에 해당)을 구성하는 제1 광편향 모듈(61)과 제2 광편향 모듈(62)은 두개의 플레이트 사이에 장착될 수 있다.
두개의 플레이트 상부에는 그 사이에 제1 프리즘(63)(도 1의 제1 프리즘에 해당)과 제3 프리즘(65)(도 1의 제3 프리즘에 해당)이 장착되고, 제1 프리즘(63) 및 제3 프리즘(65)과 상대적으로 이동 가능하도록 플레이트 밖에 제2 프리즘(64)(도 1의 제2 프리즘에 해당)이 장착된다. 이와 같이 제2 서브 시스템(69)(도 1의 제2 서브 시스템에 해당)을 구성하는 프리즘들(61, 62, 63)은 제1 광편향 모듈(61)과 제2 광편향 모듈(62)이 움직일 때 전체 광경로 거리가 동일하게 되도록 적절히 이동성을 가지며, 제3 프리즘(65)으로부터 나온 광은 대안렌즈를 통과하여 관찰자가 시료를 관찰 할 수 있도록 한다.
여기서, 대물렌즈의 초점을 중심으로 제1 광편향 모듈(61) 및 대물렌즈가 측면플레이트에 형성해 놓은 가이드 홈(groove)이나 홀(hole)을 따라 좌우 위치 변화하면, 이에 연결된 제2 광편향 모듈(62)과 제1 프리즘(63)이 대칭적으로 움직인다. 이 때 제2 프리즘(64) 역시 경통 내에서 소정 홈을 따라 이동하여 측면플레이트와의 거리가 변함으로써 광학거리를 일정하게 유지한다. 마지막으로, 제3 프리즘(65)에서 나온 광은 대안 렌즈 모듈로 향하게 된다.
또한, 도 15에서 원형 바디 내에 두개의 플레이트가 고정되지 않고 그 안에서 상기 두개의 플레이트가 회전하도록 구성되어 있다. 이에 따라, 대물렌즈의 초점을 중심으로 제1 광편향 모듈(61) 및 대물렌즈가 측면플레이트에 형성해 놓은 가이드 홈(groove)이나 홀(hole)을 따라 좌우 위치 변화할 수 있을 뿐만아니라, 제1 서브 시스템(68)과 제2 서브 시스템(69)의 회전이 가능하여 시료에 대한 관찰 각도나 광조사 각도를 유연하게 다양한 임의의 각도로 조절할 수 있다.
도 15에서 제1 광편향 모듈(61), 제2 광편향 모듈(62), 제1 서브 시스템(68), 제1 프리즘(63), 제2 프리즘(64), 제3 프리즘(65), 및 제2 서브 시스템(69)은, 도 1의 제1 광편향 모듈(11), 제2 광편향 모듈(12), 제1 서브 시스템(18), 제1 프리즘(13), 제2 프리즘(14), 제3 프리즘(15), 및 제2 서브 시스템(19)에 각각 해당할 수 있다. 이와 같이 도 15에서 설명된 본 발명의 광학 시스템의 기구도는 하나의 예시적인 것으로서 이에 한정되지 않으며, 도 1내지 도 8에서 설명된 동작을 구현하기 위하여 다른 형태로 다양하게 구현될 수 있다.
도 16은 본 발명의 광학 시스템(70)을 기구적으로 구현할 때의 다른 예이다.
도 16과 같이, 제1 직각 프리즘(71)(도 9의 직각 프리즘 31, 또는 도 13의 직각 프리즘 51에 해당)이 대물렌즈와 결합되어 일체로 움직일 수 있도록 기구물에 장착될 수 있으며, 제2 직각 프리즘(72)(도 9의 직각 프리즘 32, 또는 도 13의 직각 프리즘 52에 해당) 또한 제1 직각 프리즘(71)과 함께 유동적으로 움직일 수 있도록 소정 결합 수단을 통하여 제1 직각 프리즘(71)과 결합될 수 있다. 관찰 각도나 관찰 위치를 변화시키기 위한 제1 직각 프리즘(71)의 좌우이동에 따라 액츄에이터(도시되지 않음)에 의하여 구동되는 피스톤들에 의하여 극각 또는 방위각이 유동적으로 가변되도록 기구물에 장착될 수 있으며, 소정 결합 수단을 통하여 결합된 제2 직각 프리즘(72) 역시, 도 9 또는 도 13과 같은 원리에 따라, 시료로부터 오는 광을 한점의 동일 위치(P2)로 출사하도록 광경로를 형성할 수 있다. 피스톤들을 각각 움직이기 위한 모터와 같은 액츄에이터는 광학 시스템(70)의 빈 공간을 활용하여 적절한 곳에 설치될 수 있다.
제2 서브 시스템(도 1의 제2 서브 시스템에 해당)을 구성하는 프리즘들(73, 74, 75)은 제1 직각 프리즘(71)과 제2 직각 프리즘(72)이 움직일 때 전체 광경로 거리가 동일하게 되도록 적절히 이동성을 가지며, 경통을 통해 제2 직각 프리즘(72)으로부터 입사되는 광은 제1 프리즘(73)의 빗면에서 반사되어 제2 프리즘(74)으로 입사되고, 제2 프리즘(74)의 빗면으로 입사되는 광은 제2 프리즘(74)의 직각을 이루는 면들에서 순차 반사되어 제3 프리즘(75)으로 입사되며, 제3 프리즘(75)의 빗면에서 반사되어 나온 광은 대안렌즈를 통과하여 관찰자가 시료를 관찰 할 수 있도록 한다.
이와 같이 도 16에서 설명된 본 발명의 광학 시스템의 기구도는 또 다른 하나의 예시적인 것으로서 이에 한정되지 않으며, 도 9내지 도 14에서 설명된 동작을 구현하기 위하여 다른 형태로 다양하게 구현될 수 있다.
도 17 은 본 발명의 광학 시스템을 현미경에 적용할 때의 일례이다. 도 17과 같이, 도 15의 광학 시스템(60) 또는 도 16의 광학 시스템(70)은 현미경 시스템의 대안 렌즈와 시료 지지대 사이에 장착되어 사용될 수 있다. 소정 이동 손잡이를 돌림에 따라 대물렌즈를 좌우 위치 변화할 수 있게 되며, 이에 따라 시료로부터의 광의 입사 각도가 변함에 따라 광학 시스템(60/70)의 광편향 모듈(61, 62/71, 72), 프리즘들(61, 62, 63/71, 72, 73)이 위에서 살펴본 바와 같이 움직임으로써, 관찰자는 이동없이도 대안 렌즈를 통하여 시료의 상하좌우의 측면을 모두 관찰할 수 있다. 프리즘들(61, 62, 63/71, 72, 73)을 통과한 영상은 소정 렌즈를 통해 카메라로 입사시킬 수 있고, 이때 카메라를 통하여 해당 영상에 대한 디지털 영상 신호를 생성하여 소정 저장 수단에 저장할 수도 있으며, 도시되지는 않았지만 소정 디스플레이 장치를 통하여도 해당 영상을 화면에 표시할 수도 있다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 시스템(100)을 설명하기 위한 도면이다.
도 18을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 시스템(100)은, 제1렌즈(110) 및 제2렌즈(120)를 포함한다. 이외에 광학 시스템(100)은 하나 이상의 미러 또는 웨지(wedge) 프리즘 등의 프리즘을 포함할 수 있는데, 도 18에서는 두 개의 미러(131, 132)를 포함하는 경우를 예시하였다.
제1렌즈(110)는 시료(또는 대상물)의 위치(P1)로부터 제1렌즈(110)의 초점거리만큼 이격되어 설치되고, 제2렌즈(120)는 제1렌즈(110)로부터 일정거리 이격되어 설치될 수 있다.
이에 따라 제1렌즈(110)와 제2렌즈(120) 사이의 공간에 평행광이 형성될 수 있으며, 제2렌즈(120)의 중심축이 제1렌즈(110)의 중심축과 평행한 주위의 위치에 있는 경우에는, 제1렌즈(110)와 제2렌즈(120) 사이에 평행광이 서로 전달될 수 있으므로, 미러들(131, 132)은 필요없지만, 도 18과 같이 렌즈들의 중심축이 일치하지 않거나 평행하지 않은 경우에는 미러들(131, 132)을 사용하여 제1렌즈(110)와 제2렌즈(120) 사이에 평행광(또는 평행광에 가까운 준평행광을 포함함)이 서로 전달될 수 있도록 한다. 도면에는 예시되어 있지 않으나 미러들을 이용한(131, 132) 반사 대신 굴절을 이용하는 웨지 프리즘과 같은 프리즘 등이 사용될 수 있고 이 두가지가 혼합된(미러와 웨지 프리즘) 경우도 가능하다. 현미경과 같은 광학 장치에 적용 시에는 제1렌즈(110)로부터 제2렌즈(120)로 평행광이 전달되며, 레이저와 같은 광조사 장치에 적용시에는 제2렌즈(120)로부터 제1렌즈(110)로 평행광이 전달될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 시스템(100)에서도, 시료를 관찰하는 사람 또는 시료에 광을 조사하는 장치의 광원의 움직임 없이도 제1 렌즈(110)의 시료에 대한 관찰 각도 또는 광조사 각도를 변화시켜 시료를 다각도로 관찰하거나 시료에 다각도로 광을 조사할 수 있다. 예를 들어, 제2렌즈(120)는 고정되어 있어도, 제1 렌즈(110)의 시료에 대한 관찰 각도를 변화시키고 미러들(131, 132)을 적절히 움직임으로써, 제2렌즈(120)의 초점거리에 해당 시료에 대한 다각도의 영상이 형성되도록 할 수 있으며, 또는 제2렌즈(120)의 초점거리에서 광 조사 장치의 광원을 배치하여 다각도로 시료에 광이 조사되도록 할 수 있다. 현미경의 경우에, 제1 렌즈(110)는 대물렌즈에 해당하고, 제2렌즈(120)는 대안렌즈로 광을 보내기 위한 렌즈에 해당할 수 있다.
도 19는 도 18의 광학 시스템(100)의 원리를 설명하기 위한 도면이다. 예를 들어, 2개의 렌즈(110, 120)는 동일한 초점거리를 갖는 렌즈 또는 접합렌즈일 수도 있으며, 초점거리에 있는 시료로부터의 광은 제1렌즈(110)에 의해 평행광으로 바뀌고 다시 제2렌즈(120)에 의해 초점거리에 영상이 형성될 수 있다. 이때 제1렌즈(110)와 제2렌즈(120) 사이의 평행광이 존재하는 공간(infinity space)의 길이에 상관없이 동일한 크기의 영상이 제2렌즈(120)의 초점거리에 형성될 수 있다. 도 19에서는 2개의 렌즈(110, 120)의 초점거리가 동일한 좌우 대칭의 경우를 예시하였으나, 대칭이 아닌 경우 예를 들어 2개의 렌즈(110, 120)의 초점거리가 다르거나 광경로 상에 추가적인 광학요소들이 삽입되어도 경로의 길이가 바뀌는 부분이 평행광이 존재하는 공간이라면 같은 원리가 적용될 수 있다. 위와 같이 대칭의 경우에는 설계 상에 제약이 있을 수 있으나 코마수차, 왜곡수차, 횡색수차의 경우는 이론상 완전히 제거되고 대칭이 아니더라도 대칭에 가까울수록 상기 3가지 수차는 현저히 감소된다는 점이 잘 알려져 있다.
도 20은 도 18의 광학 시스템(100)을 구현할 때의 사시도의 일례이다. 광학 시스템(100)의 겉모습은 도 24와 같이 될 수 있다. 제1 렌즈(110)가 좌우 이동하면서 극각 또는 방위각이 유동적으로 가변되도록 위치 변화할 때, 도 20과 같이, 미러들(131, 132)이 제1 렌즈(110)와 결합되어 제1 렌즈(110)의 위치 변화에 따른 시료에 대한 각도 변화에 대하여 유동적으로 위치 변경되도록 기구물에 장착될 수 있으며, 이에 따라 미러들(131, 132)은 제1렌즈(110)와 제2렌즈(120) 사이에서 평행광의 광 경로를 변경하여 전달할 수 있게 된다.
이에 따라, 제2렌즈(120)는 고정되어 있어도, 도 21과 같이 제1 렌즈(110)의 시료에 대한 관찰 각도를 변화시킬 때, 미러들(131, 132)을 위와 같이 적절히 움직이도록 함으로써, 제2렌즈(120)의 초점거리에 해당 시료에 대한 다각도의 영상이 형성되도록 할 수 있다. 또한, 도 22와 같이 제1 렌즈(110)의 위치 이동에 따라 시료에 대한 관찰 위치가 변경되도록 할 수 있으며, 각 위치에서 다각도의 영상이 제2렌즈(120)의 초점거리에 형성되도록 할 수 있다.
마찬가지로, 제2렌즈(120)의 초점거리에서 광 조사 장치의 광원을 배치하여 시료에 광이 조사되도록 하는 경우에도, 도 21과 같이 시료에 다각도로 광이 조사되도록 할 수 있으며, 제1 렌즈(110)의 위치 이동에 따라 도 22와 같이 각 위치에서 시료에 다각도로 광이 조사되도록 할 수 있다.
도 23은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 시스템(200)을 설명하기 위한 도면이다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 시스템(200)의 겉모습은 도 24와 같이 될 수 있다. 도 23에서, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 시스템(200)은, 제1 렌즈(110)와 제2렌즈(120) 사이에 5개의 미러(131~135)를 사용한 경우를 예시한다.
예를 들어, 제1 렌즈(110)가 원호 형태의 가이드 홈 또는 홀을 따라 좌우 이동하면서 극각 또는 방위각이 유동적으로 가변되도록 위치 변화할 때, 미러들(131~134)이 제1 렌즈(110)와 결합되어 제1 렌즈(110)의 위치 변화에 따른 시료에 대한 각도 변화에 대하여 유동적으로 위치 변경되도록 기구물에 장착될 수 있으며, 이에 따라 미러들(131~134)로부터 출사된 평행광이 고정된 미러(135)를 통해 제2렌즈(120)로 반사되도록함으로써, 제1렌즈(110)와 제2렌즈(120) 사이에서 미러들(131~135)에 의해 평행광의 광 경로가 변경되어 전달될 수 있게 된다. 제2렌즈(120)를 통과한 빛은 고정된 미러 또는 프리즘(141, 142)에서 경로가 변경되어 소정 구멍을 통해 대안렌즈 쪽으로 출사될 수 있다. 대안렌즈는 제2렌즈(120)의 초점거리에 설치되어 평행광 또는 준평행광 형태로 사람의 눈으로 평행광을 전달할 수 있다.
도 24와 같이, 외부로 나와 있는 손잡이를 움직임에 따라, 손잡이와 결합된 제1 렌즈(110)가 원호 형태의 가이드 홈 또는 홀을 따라 움직이면서 극각 또는 방위각이 유동적으로 가변될 수 있고, 제1 렌즈(110)와 결합된 미러들(131, 132, 133, 134) 또한 유동적으로 위치 변경될 수 있다.
즉, 제1 렌즈(110)가 원호 형태의 가이드 홈 또는 홀을 따라 움직이는 동안, 제1 렌즈(110)의 극각 또는 방위각의 변화에 대응된 만큼 제1미러(131)가 움직여 제1 렌즈(110)로부터 출사된 평행광의 경로를 변경하여 반사하며, 이에 따라 미러들(132~134) 또한 제1미러(131)의 움직인 각도의 변화에 대응된 만큼 각각 움직여 제1미러(131)에서 반사된 평행광이 고정된 미러(135)로 출사되도록 하고, 미러(135)를 통해 한번 더 반사시켜, 최종적으로 평행광이 고정된 제2렌즈(120)의 중심축을 향하도록 할 수 있게 된다. 여기서, 제1 렌즈(110)를 움직이는 힘은 사용자가 손잡이에 가하는 힘이 될 수 있고, 이에 따라 액츄에이터 등의 구동으로 피스톤을 작용시켜 이에 결합된 미러들(131~134)이 제1 렌즈(110)와 맞물려 움직이도록 할 수 있다.
광학 시스템(200) 역시, 도 15에서와 유사하게 원형 바디 내에 장착되어 회전하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 대물렌즈(110)가 측면 두플레이트에 형성해 놓은 가이드 홈(groove)이나 홀(hole)을 따라 좌우 위치 변화하고 이에 대응하는 만큼 미러들(131~134)이 유동적으로 움직일 수 있을 뿐만 아니라, 대물렌즈(110)가 원형 바디 내에서 회전이 가능하고, 해당 위치에서 미러들(131~134)이 유동적으로 움직일 수 있도록 함으로써, 시료에 대한 관찰 각도나 광조사 각도를 더욱 유연하게 다양한 임의의 각도로 조절할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에서는 대물렌즈를 일정한 극각(polar angle) 내에서 기울이기가 가능하고 임의의 방위각(azimuth angle)으로의 회전이 가능하도록 하며, 대물렌즈를 통과한 빛은 광학 모듈을 이용해 광학적 거리(optical path length)를 일정하게 유지하거나 거리가 변하는 영역에 평행광이 존재하도록 하여 일정위치에 일정한 상이 형성되도록 하고, 따라서 고정된 위치의 대안렌즈가 이를 다시 확대/축소하여 관찰자의 눈에 입사하도록 할 수 있다. 또한 위에서는 미러 또는 직각프리즘의 경우만 도시하였으나 실제로는 상의 반전 및 회전을 보정하기 위해 다양한 형태의 프리즘이 사용될 수 있다. 이에 따라 디지털 방식이 아닌 광학 현미경 또는 실체 현미경에서 시료의 이동이나 현미경 관찰자의 눈의 이동 없이도, 광학계를 이용한 사각 광경로를 형성하여 시료의 수직면은 물론 전후좌우 측면까지 일정한 사각으로 관찰하거나 수직축을 중심으로 회전 관찰이 가능하게 함으로써 물체를 3차원적으로 관찰할 수 있게 하고, 관찰자가 움직일 필요가 없으므로 대상물의 조작(전자부품 등의 조작이나 수리, 미세가공물의 가공 및 검사, 미세수술 등)을 편리하고 안정되게 할 수 있을 뿐 아니라 작업자의 피로도를 감소시킬 수 있다. 또한, 경우에 따라서는 시료의 이동이나 현미경 관찰자의 눈의 이동 없이도 관찰 위치를 변화시켜가면서 시료를 관찰할 수도 있다. 위와 같은 원리를 광학 현미경, 실체 현미경뿐만아니라 망원경, 잠망경, 내시경 등의 광학 장치에는 물론이고, 시료에 광을 조사하기 위한 광조사 장치의 광학계에 적용할 수 있으며, 광조사 장치의 경우에 적용 시에도 시료의 이동이나 광원의 이동 없이도, 광의 수직 조사는 물론 수직축에서 일정한 각도 범위 내에서 측면 조사가 가능하고 또한 수직축을 중심으로 회전 조사가 가능하게 할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (25)

  1. 입사되는 광의 각도 변화에 따라 동일 위치로 광을 출사하도록 광경로를 형성하는 제1 서브 시스템; 및
    입사되는 광의 광경로 거리를 조절하여 광을 출사하도록 광경로를 형성하는 제2 서브 시스템을 포함하고,
    대상물로부터 상기 제1 서브 시스템을 경유하여 상기 제2 서브 시스템에 이르는 전체 광경로 거리가 동일하도록 광경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 대상물의 관찰자 또는 대상물에 광을 조사하는 장치의 광원의 움직임 없이 대상물을 관찰하거나 대상물에 광을 조사하기 위하여,
    상기 제1 서브 시스템에 결합된 제1 렌즈의 대상물에 대한 관찰 각도 또는 광조사 각도를 변화시켜 대상물을 관찰하거나 대상물에 광을 조사하는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 렌즈는 좌우 이동하면서 극각 또는 방위각이 유동적으로 가변되도록 위치 변화하며, 대상물로부터 반사되는 광을 상기 제1 렌즈, 상기 제1 서브 시스템, 상기 제2 서브 시스템, 및 제2 렌즈로 순차 통과시켜 상기 대상물을 관찰하기 위한 현미경에 이용되는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 렌즈는 좌우 이동하면서 극각 또는 방위각이 유동적으로 가변되도록 위치 변화하며,
    상기 제2 서브 시스템에 결합된 제2 렌즈를 통과한 광을 상기 제2 서브 시스템, 상기 제1 서브 시스템, 및 상기 제1 렌즈로 순차 통과시켜 대상물에 광을 조사하기 위한 장치에 이용되는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 서브 시스템은,
    상기 각도 변화에 따라 소정 고정축으로부터 기울어진 광을 상기 고정축과 평행한 광으로 경로를 바꾸는 제1 광편향 모듈; 및
    상기 고정축과 평행한 광을 상기 동일 위치로 출사하도록 경로를 바꾸는 제2 광편향 모듈
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 광편향 모듈 및 상기 제2 광편향 모듈은 각각,
    상기 제1 서브 시스템에 결합된 제1 렌즈의 위치 변화에 따른 상기 각도 변화에 대하여 극각 또는 방위각이 유동적으로 가변되도록 기구물에 장착되어 상기 광경로를 형성하는 두개의 웨지 프리즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 광편향 모듈 및 상기 제2 광편향 모듈은 각각,
    상기 제1 서브 시스템에 결합된 제1 렌즈의 위치 변화에 따른 상기 각도 변화에 대하여 극각 또는 방위각이 유동적으로 가변되도록 기구물에 장착되어 상기 광경로를 형성하는 두개의 직각 프리즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 서브 시스템은,
    상기 각도 변화에 따라 소정 고정축으로부터 기울어진 광을 상기 동일 위치로 출사하도록 경로를 바꾸는 광편향 모듈
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 광편향 모듈은,
    상기 제1 서브 시스템에 결합된 제1 렌즈의 위치 변화에 따른 상기 각도 변화에 대하여 극각 또는 방위각이 유동적으로 가변되도록 기구물에 장착되어 상기 광경로를 형성하는 두개의 직각 프리즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제2 서브 시스템은,
    입사되는 광의 경로를 순차적으로 변경하는 제1 프리즘, 제2 프리즘, 및 제3 프리즘을 포함하고,
    상기 각도 변화에 따라 상기 제2 프리즘과 상기 제1 프리즘 또는 상기 제3 프리즘 사이의 상대적인 거리가 달라지도록 동작하는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
  11. 입사되는 광의 거리 변화에 따라 동일 위치로 광을 출사하도록 광경로를 형성하는 제1 서브 시스템; 및
    입사되는 광의 광경로 거리를 조절하여 광을 출사하도록 광경로를 형성하는 제2 서브 시스템을 포함하고,
    대상물로부터 상기 제1 서브 시스템을 경유하여 상기 제2 서브 시스템에 이르는 전체 광경로 거리가 동일하도록 광경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 대상물의 관찰자 또는 대상물에 광을 조사하는 장치의 광원의 움직임 없이 대상물을 관찰하거나 대상물에 광을 조사하기 위하여,
    상기 제1 서브 시스템에 결합된 제1 렌즈의 대상물에 대한 관찰 위치 또는 광 조사 위치를 변화시켜 대상물을 관찰하거나 대상물에 광을 조사하는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 렌즈는 좌우 이동하면서 극각 또는 방위각이 유동적으로 가변되도록 위치 변화하며,
    대상물로부터 반사되는 광을 상기 제1 렌즈, 상기 제1 서브 시스템, 상기 제2 서브 시스템, 및 제2 렌즈로 순차 통과시켜 상기 대상물을 관찰하기 위한 현미경에 이용되는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 렌즈는 좌우 이동하면서 극각 또는 방위각이 유동적으로 가변되도록 위치 변화하며,
    상기 제2 서브 시스템에 결합된 제2 렌즈를 통과한 광을 상기 제2 서브 시스템, 상기 제1 서브 시스템, 및 상기 제1 렌즈로 순차 통과시켜 대상물에 광을 조사하기 위한 장치에 이용되는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
  15. 제11항에 있어서, 상기 제1 서브 시스템은,
    상기 거리 변화에 따라 소정 고정축과 평행하게 입사되는 광을 상기 동일 위치로 출사하도록 경로를 바꾸는 광편향 모듈
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 광편향 모듈은,
    상기 제1 서브 시스템에 결합된 제1 렌즈의 위치 변화에 따른 상기 거리 변화에 대하여 극각 또는 방위각이 유동적으로 가변되도록 기구물에 장착되어 상기 광경로를 형성하는 두개의 웨지 프리즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 광편향 모듈은,
    상기 제1 서브 시스템에 결합된 제1 렌즈의 위치 변화에 따른 상기 거리 변화에 대하여 극각 또는 방위각이 유동적으로 가변되도록 기구물에 장착되어 상기 광경로를 형성하는 두개의 직각 프리즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
  18. 제11항에 있어서, 상기 제2 서브 시스템은,
    입사되는 광의 경로를 순차적으로 변경하는 제1 프리즘, 제2 프리즘, 및 제3 프리즘을 포함하고,
    상기 각도 변화에 따라 상기 제2 프리즘과 상기 제1 프리즘 또는 상기 제3 프리즘 사이의 상대적인 거리가 달라지도록 동작하는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
  19. 제1 서브 시스템에서 입사되는 광의 각도 변화에 따라 동일 위치로 광을 출사하도록 광경로를 형성하는 제1단계; 및
    제2 서브 시스템에서 입사되는 광의 광경로 거리를 조절하여 광을 출사하도록 광경로를 형성하는 제2단계를 포함하고,
    상기 제2단계에서 대상물로부터 상기 제1 서브 시스템을 경유하여 상기 제2 서브 시스템에 이르는 전체 광경로 거리가 동일하도록 광경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 광학 시스템의 작동 방법.
  20. 제1 서브 시스템 에서 입사되는 광의 거리 변화에 따라 동일 위치로 광을 출사하도록 광경로를 형성하는 제1 단계; 및
    제2 서브 시스템에서 입사되는 광의 광경로 거리를 조절하여 광을 출사하도록 광경로를 형성하는 제2 단계를 포함하고,
    상기 제2단계에서 대상물로부터 상기 제1 서브 시스템을 경유하여 상기 제2 서브 시스템에 이르는 전체 광경로 거리가 동일하도록 광경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 광학 시스템의 작동 방법.
  21. 대상물로부터 일정거리 이격되어 설치된 제1렌즈; 및
    상기 제1렌즈로부터 일정거리 이격되어 설치된 제2렌즈를 포함하고,
    상기 제1렌즈는 상기 대상물로부터 상기 제1렌즈의 초점거리만큼 이격되어 설치되며,
    상기 제1렌즈와 상기 제2렌즈 사이의 공간에 평행광(준평행광을 포함함)이 형성되고,
    상기 제2렌즈의 초점거리에 상기 대상물의 상을 형성하거나 상기 제2렌즈의 초점거리에서 상기 대상물에 광을 조사하기 위한 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 대상물의 관찰자 또는 상기 대상물에 광을 조사하는 장치의 광원의 움직임 없이,
    상기 제1 렌즈의 상기 대상물에 대한 관찰 각도 또는 광조사 각도를 변화시켜 상기 대상물을 다각도로 관찰하거나 상기 대상물에 다각도로 광을 조사하기 위한 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 제1 렌즈는 좌우 이동하면서 극각 또는 방위각이 유동적으로 가변되도록 위치 변화하며,
    상기 제1 렌즈의 위치 변화에 따른 상기 대상물에 대한 각도 변화에 대하여 유동적으로 위치 변경되도록 기구물에 장착되고, 상기 제1렌즈와 상기 제2렌즈 사이에서 상기 평행광의 광 경로를 변경하여 전달하는 적어도 하나 이상의 광 경로변경수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 광 경로변경수단은 미러 또는 프리즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
  25. 대상물로부터 제1렌즈의 초점거리만큼 이격되어 설치된 상기 제1렌즈와 상기 제1렌즈로부터 일정거리 이격되어 설치된 제2렌즈를 이용하여,
    상기 제1렌즈와 상기 제2렌즈 사이의 공간에 평행광(준평행광을 포함함)을 형성하고,
    상기 제2렌즈의 초점거리에 상기 대상물의 상을 형성하거나 상기 제2렌즈의 초점거리에서 상기 대상물에 광을 조사하기 위한 것을 특징으로 하는 광학 시스템의 작동 방법.
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