KR100272327B1 - 화상픽업 장치에 사용되는 확대 배율렌즈 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비데오 마이크로 스코프(Video Microscop)의 화상픽업 장치에 사용되는 확대배율 렌즈에 관한 것으로서, 현미경 관련의 확대 관찰상을 얻기 위한 한 방법으로 렌즈군 한셋트(Set)로 배율을 자유로이 선택사용하는 것이 가능하도록 하기 위하여 하나의 렌즈계(系)내에 물체가 놓이는 측에는 볼록렌즈를 설계하고, 이와 대향된 CCD(촬상소자)가 놓이는 측에는 오목렌즈를 설계한 뒤 상기 CCD소자와 오목렌즈 사이에 조리개를 설계하므로써, 배율렌즈계에서 촛점 및 배율조정 렌즈를 좌우 또는 상하 이동하여 확대 배율을 얻을 수 있는 것이 가능하게 되어 비데오 마이크로 스코프의 경우 배율 변경시 종래 배율렌즈 및 도광 캡을 모두 교환하여 사용하는 것을 도광 캡(cap)만 교환하므로써 1개의 배율렌즈 구성으로도 각종 원하는 배율을 얻을 수 있게 되고, 특히 워킹 디스턴스(Working Distance)의 조절이 용이하므로 브라운관 화면과 같이 글라스 튜브(Glass Tube)내의 형광물질 관찰을 쉽게 할 수 있을 뿐 아니라 배율 응용을 통하여 확대 관찰범위를 확장시키기 쉬운 잇점을 가지게 된다.

Description

화상픽업 장치에 사용되는 확대 배율렌즈 시스템

제1도는 화상픽업 장치의 기본 구성을 나타내는 개략도.

제2도는 본 발명에 따른 렌즈의 기본구성 및 작동원리를 나타내는 개략도.

제3도는 제2도의 구성 및 작동원리에 따른 실시예를 나타내는 개략도.

본 발명은 비데오 마이크로 스코프의 화상픽업 장치에 사용되는 확대배율 렌즈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 현미경 관련의 확대 관찰상을 얻기 위한 한 방법으로 렌즈군 한셋트(Set)로 배율을 자유로이 선택 사용가능하도록 하므로써 확대 관찰하고자 하는 모든 시스템에 적용할 수 있는 렌즈에 관한 것이다.

종래에는 현미경을 통해 작업자가 직접 목측하여 측정하여 왔으나, 최근에는 CCD카메라를 음극선관의 화면에 근접시켜서 촬영된 비임 스포트를 광전 변환시켜서 모니터로 촬영된 비임 스포트를 보여주는 한편, 측정된 비임 스포트의 양부 판정을 컴퓨터에 입력된 정보로 처리하는 자등측정방식으로 행하고 있다.

제1도는 화상픽업 장치의 기본구성을 나타내는 개략도로서 이는 크게 일루미네이션 헤드(illumination Head)와 렌즈 마운트(Lens Mount), 카메라 마운트(Camera Mount), 메인 바디(Main Body) 및 비데오 아웃풋(Video out Put)으로 구성된다. 상기 비데오 아웃풋에는 다시 모니터 TV와 VTR, 비데오 프린터(Video Printer) 및 스틸 비디오 레코더 (Still Video Recorder)로 구분되어지며, 본 발명과 관련되어지는 부분은 상기 도면중 A부분이다.

기존의 확대 관찰기기에 사용되던 배율렌즈는 배율에 따라 예컨대 × 50, × 100, × 150, × 200, × 300, × 500 … 등과 같이 렌즈들이 별도로 있어 원하는 배율로 관찰하고자 할때에는 배율렌즈를 교환 사용해야 하는 불편이 있었고 또한 최근 개발되어 사용되고 있는 비데오 마이크로스코프(Video Microscop)나, 레이저 스캐닝 스코프(Laser Scanning Scope)등에 사용되는 배율렌즈에서도 역시 별도의 배율렌즈(Lens)들이 준비되어 있어 교환사용되고 있는 실정이다.

즉, 종래 현미경 및 비데오 마이크로 스코프(CCD 촬상관 이용) 등에 사용되는 확대 배율렌즈는 배율별로 렌즈가 별도로 구성되어 있어 사용 하고자하는 목적에 맞게 배율렌즈를 선택교환 사용해야 하므로 배율별로 렌즈를 각각 구입을 해야하고 특히, 비데오 마이크로 스코프의 경우는 렌즈교환 및 도광캡(Cap)등의 교환 사용이 필요하므로 가격 및 사용에 불합리한 문제점들을 안고 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 이루어진 것으로 하나의 배율렌즈(系)에서 각각의 배율이 조정되어 원하는 배율을 간단한 조절에 의해 얻을 수 있도록 구성된 확대 배율렌즈 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 화상픽업 장치에 사용되는 확대배율렌즈 시스템은 물체측으로부터 순차적으로, 정의 굴절력을 가지는 볼록 렌즈와, 부의 굴절력을 가진 오목 렌즈와, 상기 오목 렌즈를 통과한 광량으로 조절하는 조리개와, 상기 조리개를 통해 입사하는 광을 전기적 신호로 변환시키는 촬상 소자 및, 상기 볼록 렌즈와 상기 오목 렌즈 사이에 위치하고, 정의 굴절력을 가지며 광축을 기준으로 상기 볼록 렌즈와 상기 오목 렌즈 사이를 이동하면서 배율을 조절하는 배율 렌즈를 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.

제2도는 본 발명에 따른 렌즈의 기본 구성 및 작동원리를 나타내는 개략도를 도시한 것이며, 제3도는 제2도의 구성 및 작동원리에 따른 실시예를 나타내는 개략도를 도시한 것이다.

이 때 화상픽업 장치중 본 발명과 관련된 부분은 앞서 전술된 바 있는 제1도의 A부분임에 유의한다.

상기 제1도에서 알 수 있듯이 본 발명에 의한 화상픽업 장치에 사용되는 확대 배율렌즈 시스템은 물체가 놓이는 측에 놓여 있는 볼록렌즈(L1)와, CCD촬상소자(C)가 놓이는 측에 형성된 오목렌즈(L3)와, 상기 오목렌즈(L3)와 촬상소자(C) 사이에 형성된 조리내(D)와, 상기 볼록렌즈(L1)과 오목렌즈(L3)에 위치한 정의 굴절력을 가진 배율렌즈(L2)로 이루어진 구조를 갖는다.

여기서, 배율 렌즈(L2)는 배율에 따라 해당 위치로의 이동이 가능하도록 설계되어 있다. 즉, 배율 렌즈(L2)는 배율에 다라 볼록 렌즈(L1)에 가까워지거나 또는, 오목렌즈(L3)에 가까워지는 이동을 한다.

이하, 상기 시스템의 동작을 제2도에 도시된 개략도를 참조로 하여 설명하면 아래와 같다. 이 때 L1에서 Ld까지의 거리인 b+c와 L3에서 CCD 촬상소자 까지의 거리인 d는 전체 렌즈계가 일정한 거리를 유지해야 하므로 상기 거리 또한 일정하게 유지되어야 함에 유의한다.

이경우 L2가 Ll방향으로 가까이 가게되면 L″2 배율이 커지면서 A의 길이(Working Distance : 이하 WD라 한다)가 짧아지게 되고, L2가 L3방향으로 접근할 수록 L″2배율이 작아지게 되어 a의 길이 즉, WD가 길어지게 된다.

하나의 실시예로서 비데오 마이크로 스코프의 경우 배율이 50배일 때 a의 길이 즉, WD가 45mm면 Ll과 L2의 길이인 b는 10mm로, L2와 L3의 길이인 c는 40mm로 일정하게 유지되며, 동시에 L3와 촬상소자까지의 거리인 d는 35mm로 일정하게 유지 된다.

계속해서 배율이 100배일 때에는 a의 길이가 27mm로 되어 b와 c는 각각 25mm로 유지되고, d는 35mm로 일정하게 유지된다.

한편, 배율이 150배 일 배에는 a의 길이가 23mm로 되고 b는 41mm, c는 9mm로 유지되고 d는 배율에 상관없이 동일한 값인 35mm로 일정하게 유지된다.

즉, 이것은 상기 실시예에서 알 수 있듯이 비데오 마이크로 스코프의 경우 워킹 디스턴스(working Distanc)‘a’에 해당하는 길이만큼 배율별로 도광 캡(Cap)만 준비하면 된다는 것을 의미한다.

상기 실시예는 가장 간단한 렌즈계로 실험한 것으로 렌즈 구성요소에 따라 각각의 길이는 변하나 원리는 동일하며 워킹 디스턴스(WD)의 배율에 따라 × 50배 ＞ × 100배 ＞ × 200배 ＞ × 500배 순으로 길이가 결정된다.

한편 제3도에 도시된 문자의 c는 CCD 촬상소자를 나타내며, E는 하나의 렌즈군을, F는 도광캡을, H는 배율 촛점 조정렌즈를, I는 라이트 가이드(광 fiber)를, G는 고정렌즈를 나타내며, 상기 도면을 참조로 하여 확대 배율렌즈 시스템을 설명하면 아래와 같다.

즉, 전술된 사항을 기초로하여 고정렌즈 Ll, L3,를 고정시켜 놓고 조정렌즈 L2를 배율에 따라 정해진 도광 캡에 맞게 L2를 Ll과 L3, 사이를 상하로 이동시켜 촛점을 찾을 수 있고, 그결과 확대된 화상을 얻을 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하여 렌즈군 한 셋트로 배율을 자유로이 선택하는 것이 가능하도록 하기 위하여 하나의 렌즈계 내에 물체가 놓이는 쪽에 볼록렌즈를 설계하고 이와 대향된 CCD 촬상소자가 놓이는 측에는 오목을 설계한 뒤 상기 CCD 소자와 오목렌즈 사이에 조리개를 설계하므로써, 배율렌즈계에서 촛점 및 배율 조정렌즈를 좌우 또는 상하로 이동시켜 확대 배율을 얻을 수 있게 되어 비데오 마이크로 스코프의 경우에는 도광 캡만을 교환하므로써 1개의 배율렌즈 구성으로도 각종 원하는 배율을 얻을 수 있게 되고, 특히 워킹 디스턴스의 조절이 용이하므로 브라운관 화면과 같이 글라스 튜브내의 형광물질 관찰을 쉽게 할 수 있게 된다.

Claims (1)

1. 물체측으로부터 순차적으로, 정의 굴절력을 가지는 볼록 렌즈;부의 굴절력을 가진 오목 렌즈; 상기 오목 렌즈를 통과한 광량을 조절하는 조리개; 상기 조리개를 통해 입사하는 광을 전기적으로 신호로 변환시키는 촬상 소자; 및, 상기 볼록 렌즈와 상기 오목 렌즈 사이에 위치하고, 정의 굴절력을 가지며 광축을 기준으로 상기 볼록 렌즈와 상기 오목 렌즈 사이를 이동하면서 배율을 조절하는 배율 렌즈를 포함하는 확대 배율렌즈 시스템.