KR101478270B1 - 가변 3차원 실체 현미경 어셈블리 - Google Patents
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Abstract
본 실시 형태는 가변 3차원 실체 현미경 어셈블리를 제공한다. 이 어셈블리는 하우징 및 좌우측 눈으로 목표 대상물을 보기 위해 죄우측 접안 렌즈가 제공되어 있는 접안 렌즈 광학 유닛을 포함한다. 목표 대상물에서 반사된 빛을 모으기 위한 가동 슬리브와 함께 한쌍의 가동 신축자재형 아암이 대물 렌즈 유닛에 분리가능하게 결합되어 있다. 죄우측 접안 렌즈를 통해 동시에 목표 대상물을 원하는 대로 양 눈으로 볼 수 있게 해주는 광학 기구가 제공된다. 한쌍의 가동 신축자재형 아암은 목표 대상물에 촛점을 모으기 위해 개별적으로 움직이고 회전된다. 실체 현미경 어셈블리는, 3차원 영상도/깊이 인지도를 증가시키거나 변화시키도록 목표 대상물에 촛점을 모으기 위해 가동 신축자재형 아암을 가변적인 각도 수렴 위치에 위치시켜 좌우측 광학 경로 사이의 거리를 변화시키기 위한 가동 아암 및 기계적 및 광학적 장치를 포함한다.
Description
본 발명은 일반적으로 현미경, 특히 실체 현미경에 관한 것이다. 본 발명은 보다 구체적으로 3차원 보기 또는 더 큰 가변 깊이 인지를 제공할 수 있는 실체 현미경에 관한 것이다.
확대경과 현미경으로 작업을 하면 움직임의 자유가 크게 제한된다. 확대경의 경우 대상물로부터의 거리는 고정되어 있고 또한 시야는 매우 제한된다. 2차원 보기를 갖는 확대경은 종종 출력이 낮으며 또한 편리하지도 않다. 현재 이용가능한 수술용 현미경은 가변적으로 조절가능한 동공간 거리(IPD)를 갖는 두개의 접안 렌즈를 갖는다. 일반적으로, IPD 를 조절하면 두 눈으로 편안하게 볼 수 있다. 이들 현미경을 실체 현미경이라고 한다.
통상적인 현미경과 실체 현미경 사이의 주된 차이점은, 통상적인 현미경은 한 방향에서 샘플(즉, 목표 대상물)을 관찰하지만 실체 현미경은 상당히 다른 두 방향에서 대상물을 관찰하며, 그래서 실체 현미경으로 보는데 필요한 개별적으로 서로 다른 두개의 이미지를 제공한다는 것이다. 실체 현미경으로 대상물을 3차원적으로 볼 수 있는데, 하지만 통상적인 현미경으로 보면 그 대상물은 평면적으로 보이게 된다. 이는 복합 현미경이 쌍안 헤드를 갖는 경우에도 마찬가지인데, 왜냐하면 각 눈은 단일 대물 렌즈 시스템으로 인해 거의 동일한 이미지를 보기 때문이다.
실체 현미경은 시각적 관찰하에서 대상물을 조작하기 위해 그리고/또는 대상물의 더 세밀한 상세 부위를 더 잘 보기 위해 사용된다. 대상물의 조작은 바람직하게는 저배율에서 이루어지며 양호한 3차원 재현을 필요로 한다. 상세한 확인을 위해서는, 기구의 변경 없이, 더 높은 해상도를 주는 더 높은 배율로 신속하게 전환할 것이 요망된다. 실체 현미경은 대상물의 3차원 이미지로서 관찰자에 인지되는 동일 대상물을 여러 관찰 각도에서 두개로 볼 수 있게 해준다.
그러나, 3차원 보기는 샘플의 제한된 방향에 대해서만 가능하다. 샘플을 건드리거나 재배향시키지 않고 그 샘플을 다른 방향에서 보는데는 어떤 단점이 있다. 증가된 인지 깊이와 시야를 갖는 실체 현미경을 갖는 것이 유리하다. 이러한 실체 현미경은 수행되는 작업에서 정밀도를 증가시키는데 도움이 될 것이다. 따라서, 증가된 시야와 시야 깊이를 제공하기 위해 대물렌즈간 거리를 변화시킬 수 있는 실체 현미경이 필요한 것이다.
현미경 분야에서, 두 대물 렌즈의 마디점 사이의 횡방향 분리를 일반적으로 "스테레오 기반 분리(stereo base separation" 라고 한다. 당업자들은 잘 이해하고 있는 바와 같이, 이 분리 거리는 약 26 mm 의 최대 거리에 상당한다. 단일 대물 렌즈가 사용되는 공지된 현미경의 경우(도 1 의 종래의 현미경에서 보는 바와 같이), 상기 스테레오 기반 분리는, 광선이 대물 렌즈에 입사한 다음에 그 대물 렌즈에서 나가는 제 1 입사점에서 좌우측 렌즈 간의 거리가 될 것이다. 따라서, 공지된 현미경에서는, 광학적 질을 유지하거나 광학적 일그러짐을 피하면서 스테레오 기반 거리를 26 mm 의 거리 보다 크게 물리적으로 변경하는 것에 한계가 있다.
현미경 분야에서, 두 대물 렌즈의 마디점 사이의 횡방향 분리를 일반적으로 "스테레오 기반 분리(stereo base separation" 라고 한다. 당업자들은 잘 이해하고 있는 바와 같이, 이 분리 거리는 약 26 mm 의 최대 거리에 상당한다. 단일 대물 렌즈가 사용되는 공지된 현미경의 경우(도 1 의 종래의 현미경에서 보는 바와 같이), 상기 스테레오 기반 분리는, 광선이 대물 렌즈에 입사한 다음에 그 대물 렌즈에서 나가는 제 1 입사점에서 좌우측 렌즈 간의 거리가 될 것이다. 따라서, 공지된 현미경에서는, 광학적 질을 유지하거나 광학적 일그러짐을 피하면서 스테레오 기반 거리를 26 mm 의 거리 보다 크게 물리적으로 변경하는 것에 한계가 있다.
전술한 결점, 단점 및 문제들은 본원에서 해결되며, 이는 다음의 상세한 설명을 통해 이해될 것이다.
본 발명의 주 목적은, 증가된 시야와 시야 깊이를 제공하기 위해 대물렌즈간 거리를 변화시킬 수 있는 가변 3차원 실체 현미경 어셈블리를 개발하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 가동 신축자재형 아암이 목표 대상물에 촛점을 모으기 위해 서로 독립적으로 작동하는 가변 3차원 실체 현미경 어셈블리를 개발하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 더 깊은 시야 깊이 및 더 높은 3차원 이미지 선명도로 목표 대상물의 3차원 이미지를 쉽고 효율적으로 볼 수 있도록 광 경로가 대물 렌즈들에 완벽하게 충분히 중심맞춤될 수 있게 해주는 쌍/두개의 대물 렌즈를 갖는 가변 3차원 실체 현미경 어셈블리를 개발하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 시각 테이타를 처리하기 위한 어떤 컴퓨터 프로그램도 사용하지 않고 대상물을 3차원적으로 직접 볼 수 있게 해주는 가변 3차원 실체 현미경 어셈블리를 개발하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 목표물의 상이한 각도에서 시계의 동시적인 잠금을 보장하기 위해 광선의 수렴을 용이하게 해주는 가변 3차원 실체 현미경 어셈블리를 개발하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 비평행 광축을 갖는 가변 3차원 실체 현미경 어셈블리를 개발하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 유효 대물 렌즈간 광학 거리가 변할 수 있는 가변 3차원 실체 현미경 어셈블리를 개발하는 것이다.
본 발명의 이들 및 다른 목적과 이점들은 첨부 도면과 함께 하는 이하의 상세한 설명으로부터 쉽게 명확히 알 수 있을 것이다.
본 발명에서는, 하나 이상의 가동 아암을 사용하여, 스테레오 기반 거리를 물리적으로 변경함이 없이 스테레오 기반이 광학적으로 변화된다. 본 발명의 다양한 실시 형태들은 3차원 실체 현미경 어셈블리를 제공한다. 일 실시 형태에 따르면, 가변 3차원 실체 현미경 어셈블리는 하우징을 갖는다. 좌측 접안 렌즈가 목표 대상물을 좌측 눈으로 보기 위해 상기 하우징 내부에 결합되어 있다. 우측 접안 렌즈가 목표 대상물을 우측 눈으로 보기 위해 하우징 내부에 결합되어 있다. 한쌍의 가동 신축자재형 아암이 불투명 가동 슬리브를 통해 상기 하우징에 분리가능하게 장착된다. 슬리브는 힌지식 연결부를 갖는 경질이고 강성적이거나 가요적일 수 있다. 대물 렌즈 유닛이 목표 대상물에서 반사된 빛을 모으기 위해 상기 한쌍의 가동 신축자재형 아암의 상방에 장착된다. 좌우측 접안 렌즈를 통해 양 눈으로 동시에 볼 수 있도록 해주는 복수의 프리즘이 하우징 안에 제공된다. 상기 한쌍의 가동 신축자재형 아암은 목표 대상물에 촛점을 모으기 위해 개별적으로 움직이고 회전된다. 대물 렌즈 유닛은 기계적 및 광학적 장치를 포함하는데, 가동 신축자재형 아암과 함께 이 장치는 목표 대상물에 촛점을 모으기 위해 좌우측 광학 경로 사이에서 대물 렌즈간 거리를 변화시키고, 그리 하여, 당업계에서 일반적으로 스테레오 기반 분리라고 하는 것을 변화시켜 3차원 영상도(a degree of 3-D vision)를 증가시킨다.
상기 어셈블리는 빔 분할기와 줌 변환기를 포함한다. 빔 분할기는 좌측 접안 렌즈 경로와 우측 접안 렌즈 경로를 구별하기 위해 좌측 접안 렌즈와 우측 접안 렌즈 아래에 장착된다. 줌 변환기는 목표 대상물에 촛점을 모으기 위해 상기 빔 분할기에 결합된다.
상기 대물 렌즈 유닛은 좌우측 접안 렌즈의 축선을 따라 장착되는 좌우측 대물 렌즈와 같은 두개의 대물 렌즈를 포함한다. 대물 렌즈 유닛은 적어도 하나의 일차 거울을 포함하고, 이 일차 거울은 그의 평면이 대물 렌즈의 광축에 수직이 되도록 위치된다.
상기 어셈블리의 슬리브들은 한쌍의 가동 신축자재형 아암을 위한 힌지 운동을 가능케 해준다.
상기 한쌍의 가동 신축자재형 아암은 좌우측 대물 렌즈 각각의 광축에 수직하게 또한 그 광축에 대한 가변적인 경사 각도로 배치된다. 상기 한쌍의 가동 신축자재형 아암들은 서로 독립적으로 움직이도록 되어 있다. 한쌍의 가동 신축자재형 아암들은 서로 동기적으로 움직이도록 되어 있다. 한쌍의 가동 신축자재형 아암들은 실체 현미경의 축선(A - A1)에 수직인 방향 둘레로 회전 운동을 할 수 있다.
상기 어셈블리는 목표 대상물로부터 받은 빔을 좌측 접안 렌즈와 우측 접안 렌즈 상으로 반사시키기 위해 일 방향을 따라 한쌍의 가동 신축자재형 아암들 각각의 최외측 부분에 장착되는 적어도 하나의 포커싱 반사기 또는 거울을 더 포함하고, 상기 방향은 일차 거울의 방향과 동일하다.
상기 어셈블리는 광 경로에서 상기 가동 신축자재형 아암 각각의 최외측 부분에 제공되어 있는 슬롯에 장착되는 평면 편광 필터를 더 포함한다.
상기 가동 신축자재형 아암에 장착되는 상기 일차 거울, 반사기 또는 프리즘은 가동 신축자재형 아암의 경사와 동기적으로 배향된다. 상기 대물 렌즈 유닛은 목표 대상물로부터 광선을 좌우측 렌즈 경로로 보내기 위한 복수의 프리즘 및 렌즈 배열체를 포함한다.
목표 대상물로부터 나온 광선은 좌측 접안 렌즈와 우측 접안 렌즈에 각각 도달하기 전에 좌측 렌즈 경로과 우측 렌즈 경로를 통과하게 된다.
광학 이미지를 갖는 좌우측 접안 렌즈에 이르는 좌우측 렌즈 경로는 서로 매우 가깝게 장착된다.
상기 한쌍의 가동 신축자재형 아암은 좌우측 가동 신축자재형 아암이다. 우측 가동 신축자재형 아암은 하우징의 우측에 장착되고 좌측 가동 신축자재형 아암은 하우징의 좌측에 장착된다. 한쌍의 가동 신축자재형 아암은 금속 또는 광학 섬유 재료로 만들어진다.
본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 가변 3차원 실체 현미경 어셈블리는 하우징을 포함한다. 좌측 접안 렌즈가 목표 대상물을 좌측 눈으로 보기 위해 상기 하우징 내부에 결합되어 있고 또한 우측 접안 렌즈가 목표 대상물을 우측 눈으로 보기 위해 하우징 내부에 결합되어 있다. 한쌍의 가동 신축자재형 아암이 가동 슬리브들을 통해 상기 하우징에 분리가능하게 장착된다. 대물 렌즈 유닛이 목표 대상물에서 반사된 빛을 모으기 위해 상기 한쌍의 가동 신축자재형 아암의 상방에서 상기 하우징내에 장착된다. 좌우측 접안 렌즈를 통해 양 눈으로 동시에 볼 수 있도록 해주는 복수의 프리즘이 제공된다. 상기 한쌍의 가동 신축자재형 아암은 목표 대상물에 촛점을 모으기 위해 개별적으로 움직이고 회전된다. 대물 렌즈 유닛은 좌측 대물 렌즈와 우측 대물 렌즈를 포함하며, 가동 신축자재형 아암과 함께 이들 좌우측 대물 렌즈는 3차원 영상도 또는 깊이 인지도가 증가되도록 목표 대상물에 촛점을 모으기 위해 좌우측 광학 경로 사이에서 대물 렌즈간 거리를 광학적으로 변화시키는 기능을 한다.
상기 가변 3차원 실체 현미경 어셈블리는 좌측 접안 렌즈 경로와 우측 접안 렌즈 경로를 구별하기 위해 좌측 접안 렌즈와 우측 접안 렌즈 아래에 장착되는 빔 분할기를 더 포함한다. 목표 대상물에 촛점을 모으기 위한 줌 변화기가 빔 분할기에 결합되어 있다.
상기 가변 3차원 실체 현미경 어셈블리는 좌측 접안 렌즈 경로와 우측 접안 렌즈 경로를 구별하기 위해 좌측 접안 렌즈와 우측 접안 렌즈 아래에 장착되는 빔 분할기를 더 포함한다. 목표 대상물에 촛점을 모으기 위한 줌 변화기가 빔 분할기에 결합되어 있다.
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상기 가변 3차원 실체 현미경의 대물 렌즈 유닛은 좌우측 접안 렌즈의 축선을 따라 장착되는 좌우측 대물 렌즈를 포함한다. 대물 렌즈 유닛은 적어도 하나의 일차 거울을 포함하고, 이 일차 거울은 그의 평면이 대물 렌즈의 광축에 수직이 되도록 위치된다. 상기 대물 렌즈 유닛은 목표 대상물로부터 광선을 좌우측 렌즈 경로로 보내기 위한 복수의 프리즘 및 렌즈 배열체를 또한 포함한다. 목표 대상물로부터 나온 광선은 빛은 좌측 접안 렌즈와 우측 접안 렌즈에 각각 도달하기 전에 좌측 렌즈 경로과 우측 렌즈 경로를 통과하게 된다. 광학 이미지를 갖는 좌우측 접안 렌즈에 이르는 좌우측 렌즈 경로는 서로 매우 가깝게 장착된다.
가변 3차원 실체 현미경 어셈블리의 가동 신축자재형 아암은 한쌍의 가동 신축자재형 아암을 위한 힌지 운동을 가능케 해주는 가동 슬리브들을 포함한다. 상기 한쌍의 가동 신축자재형 아암은 좌우측 가동 신축자재형 아암을 포함한다. 우측 가동 신축자재형 아암은 하우징의 우측에 장착되고 좌측 가동 신축자재형 아암은 하우징의 좌측에 장착된다. 한쌍의 가동 신축자재형 아암은 금속관 또는 강성적인 관 또는 광학 섬유 장치로 만들어진다.
상기 한쌍의 가동 신축자재형 아암들은, 좌우측 대물 렌즈 각각의 광축에 수직하게 위치되며 또한 한쌍의 가동 신축자재형 아암들이 서로 독립적으로 또한 서로 동기적으로 움직일 수 있도록 구성되어 있다. 한쌍의 가동 신축자재형 아암들은 실체 현미경의 축선(A - A1)에 수직인 방향 둘레로 회전 운동을 할 수 있다. 가동 신축자재형 아암 각각의 최외측 부분에 제공되어 있는 슬롯에는 편광 필터가 장착된다.
가변 3차원 실체 현미경 어셈블리는 목표 대상물로부터 받은 빔을 좌측 접안 렌즈와 우측 접안 렌즈 상으로 반사시키기 위해 일 방향을 따라 한쌍의 가동 신축자재형 아암들 각각의 최외측 부분에 장착되는 적어도 하나의 포커싱 거울을 더 포함하고, 상기 방향은 일차 거울의 방향과 동일하다. 가동 신축자재형 아암에 장착되는 상기 거울은 가동 신축자재형 아암의 경사와 동기적으로 배향된다.
본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 단일의 가동 신축자재형 아암이 대물 렌즈 유닛에 장착된다. 광 경로들 주의 적어도 하나는 가동 신축자재형 아암을 통과할 수 있고 다른 광 경로는 다른 대물 렌즈를 직접 통과한다. 그래서, 단일의 가동 신축자재형 아암은 단독으로 각각의 대물 렌즈와 함께 목표 대상물의 3차원 보기를 제공할 수 있다.
본 발명의 이들 및 다른 양태는 다응의 설명과 첨부 도면을 함께 고려해 보면 더 잘 이해할 수 있을 것이다. 그러나, 바람직한 실시 형태 및 그의 많은 특정 상세 사항을 나타내는 이하의 설명은 실례적인 것이지 제한적인 것은 아님을 이해해야 한다. 실시 형태의 요지를 벗어남이 없이 그 실시 형태의 범위내에서 많은 변경과 수정이 가능하며, 본 발명의 실시 형태는 이러한 모든 수정도 포함하는 것이다.
당업자는 다른 목적, 특징 및 이점을 바람직한 실시 형태에 대한 이하의 설명과 첨부 도면으로부터 알 수 있을 것이다.
도 1 은 종래의 실체 현미경의 횡단면도를 도시한다.
도 2 는 일 실시 형태에 따라 한쌍의 가동 신축자재형 아암을 갖는 본 발명의 3차원 실체 현미경 어셈블리의 수직 단면도를 도시한다.
도 3 은 일 실시 형태에 따른, 가동 신축자재형 아암의 힌지 운동을 보여주는 본 발명의 3차원 실체 현미경 어셈블리의 횡단면도를 도시한다.
도 4 는 일 실시 형태에 따른, 단일의 가동 신축자재형 아암을 갖는 구성을 나타내는 본 발명의 3차원 실체 현미경 어셈블리의 횡단면도를 도시한다.
도 5 는 일 실시 형태에 따른, 가동 가요성 광학 섬유 아암을 갖는 본 발명의 3차원 실체 현미경 어셈블리의 횡단면도를 도시한다.
도 2 는 일 실시 형태에 따라 한쌍의 가동 신축자재형 아암을 갖는 본 발명의 3차원 실체 현미경 어셈블리의 수직 단면도를 도시한다.
도 3 은 일 실시 형태에 따른, 가동 신축자재형 아암의 힌지 운동을 보여주는 본 발명의 3차원 실체 현미경 어셈블리의 횡단면도를 도시한다.
도 4 는 일 실시 형태에 따른, 단일의 가동 신축자재형 아암을 갖는 구성을 나타내는 본 발명의 3차원 실체 현미경 어셈블리의 횡단면도를 도시한다.
도 5 는 일 실시 형태에 따른, 가동 가요성 광학 섬유 아암을 갖는 본 발명의 3차원 실체 현미경 어셈블리의 횡단면도를 도시한다.
본원의 실시 형태의 특정 특징이 몇몇 도면에 나타나 있고 다른 도면에는 나타나 있지 않지만, 이는 각 특징이 본원의 실시 형태에 따른 다른 특징들 중 어느 하나 또는 모두와 결합될 수 있기 때문에 단지 편의를 위한 것이다.
이하의 상세한 설명에서 이의 일 부분인 첨부 도면을 참조하며, 이 도면에는 실시될 수 있는 특정 실시 형태가 실례적으로 나타나 있다. 이들 실시 형태는 당업자가 본 실시 형태를 실시할 수 있도록 충분히 상세히 설명되어 있으며, 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 논리적, 기계적 및 다른 변경을 가할 수 있음을 이해할 것이다. 그러므로, 다음의 상세한 설명은 제한적인 의미로 받아들여서는 아니된다.
가변 3차원 실체 현미경 어셈블리는 좌측 접안 렌즈 경로/광축과 우측 접안 렌즈 경로/광축을 구별하기 위해 좌측 접안 렌즈와 우측 접안 렌즈 아래에 장착되는 빔 분할기를 더 포함한다. 줌 변화기가 목표 대상물에 촛점을 모으기 위해 빔 분할기에 결합되어 있다.
가변 3차원 실체 현미경의 대물 렌즈 유닛은 좌우측 접안 렌즈의 축선을 따라 각각 장착되는 좌우측 대물 렌즈와 같은 두개의 대물 렌즈를 포함한다. 대물 렌즈 유닛은 적어도 하나의 일차 거울을 포함하고, 이 일차 거울은 그의 평면이 대물 렌즈의 광축에 수직이 되도록 위치된다. 대물 렌즈 유닛은 목표 대상물로부터 광선을 좌우측 렌즈 경로로 보내기 위한 복수의 프리즘 및 렌즈 배열체를 또한 포함한다. 목표 대상물로부터 나온 광선은 좌측 접안 렌즈와 우측 접안 렌즈에 각각 도달하기 전에 좌측 렌즈 경로과 우측 렌즈 경로를 통과하게 된다. 광학 이미지를 갖는 좌우측 접안 렌즈에 이르는 좌우측 렌즈 경로는 서로 매우 가깝게 장착된다.
가변 3차원 실체 현미경 어셈블리의 가동 신축자재형 아암은 한쌍의 가동 신축자재형 아암을 위한 힌지 운동을 가능케 해주는 가동 슬리브들을 포함한다. 한쌍의 가동 신축자재형 아암은 좌우측 가동 신축자재형 아암을 포함한다. 우측 가동 신축자재형 아암은 하우징의 우측에 장착되고 좌측 가동 신축자재형 아암은 하우징의 좌측에 장착된다. 한쌍의 가동 신축자재형 아암은 금속 또는 광학 섬유 재료로 만들어진다.
상기 한쌍의 가동 신축자재형 아암들은 좌우측 대물 렌즈 각각의 광축에 수직하게 또한 그 광축에 대한 가변적인 경사 각도로 배치되며 또한 한쌍의 가동 신축자재형 아암들은 서로 독립적으로 또한 서로 동기적으로 움직일 수 있도록 구성되어 있다. 한쌍의 가동 신축자재형 아암들은 실체 현미경의 축선(A - A1)에 수직인 방향 둘레로 회전 운동을 할 수 있다. 가동 신축자재형 아암 각각의 최외측 부분에 제공되어 있는 슬롯에는 편광 필터가 장착된다.
가변 3차원 실체 현미경 어셈블리는 목표 대상물로부터 받은 빔을 좌측 접안 렌즈와 우측 접안 렌즈 상으로 반사시키기 위해 일 방향을 따라 한쌍의 가동 신축자재형 아암들 각각의 최외측 부분에 장착되는 적어도 하나의 포커싱 거울 또는 프리즘을 더 포함하고, 상기 방향은 일차 거울의 방향과 동일하다. 가동 신축자재형 아암에 장착되는 상기 거울 및/또는 프리즘은 가동 신축자재형 아암의 경사와 동기적으로 배향된다.
본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 단일의 가동 신축자재형 아암이 단독으로 목표 대상물의 3차원 보기를 제공할 수 있다.
도 1 은 종래의 실체 현미경의 횡단면도를 나타낸다. 실체 현미경(100)은 하우징(101)과 단일 대물 렌즈(102)를 포함하며, 이 대물 렌즈는 목표 대상물(103)에서 반사된 빛을 개별적인 경로를 통해 복수의 프리즘(104, 105) 상으로 모아서, 하우징(101)에 장착되어 있는 접안 렌즈(106, 107)를 통해 두 눈으로 볼 수 있게 해준다. 단일 대물 렌즈(102)는 복수의 프리즘 및 렌즈(104, 105)를 포함하는 두개의 개별 경로 안으로 빛을 보낸다. 두 개별 경로는 이하 렌즈 경로(LP)라고 한다. 목표 대상물(103)에서 반사되는 빛은 대물 렌즈(102) 쪽으로 향한다. 또한, 빛은 대응하는 좌측 접안 렌즈와 우측 접안 렌즈에 도달하기 전에 좌측 렌즈 경로(106)과 우측 렌즈 경로(107)를 통과하게 된다. 그러나, 여기서 설명하는 실체 현미경의 렌즈 경로간 거리는 제한되고 고정되어 있다. 광학적 이미지를 갖는 좌우축 접안 렌즈에 이르는 좌우측 렌즈 경로는 서로 매우 가까운데, 이 좌우측 렌즈 경로 사이의 거리는 22 mm ∼ 28 mm 이다. 이렇게 해서 종래의 실체 현미경으로 형성되는 이미지는 고정되고 규정된 시야 깊이를 갖는다. 제한된 이미지 형성과 결과적으로 얻어지는 시야 깊이는 유리하게도 3차원 실체 현미경에서 극복되는데, 이의 실시 형태에 대해 이하 간략히 설명하도록 한다.
도 2 는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 3차원 실체 현미경 어셈블리의 수직 단면도를 도시한다. 3차원 실체 현미경(200)은 하우징(201), 접안 렌즈 광학 유닛(202) 및 대물 렌즈 유닛(203)을 포함한다. 접안 렌즈 광학 유닛(202)은 목표 대상물(204)을 좌측 눈으로 보기 위해 하우징(201) 내부에 결합되어 있는 좌측 접안 렌즈(205b) 및 목표 대상물(204)을 우측 눈으로 보기 위해 하우징(201) 내부에 결합되어 있는 우측 접안 렌즈(205a)를 포함한다. 각각의 광축을 갖는 접안 렌즈(205b, 205a)는 도 2 에서 보는 바와 같이 3차원 실체 현미경 어셈블리의 축선(A - A1)에 평행한 면내에 배치된다. 빔 분할기 장치(206)가 좌측 접안 렌즈(205b)와 우측 접안 렌즈(205a) 아래에 설치되어 있다. 이 빔 분할기 장치는 좌측 빔 분할기(206b) 및 우측 빔 분할기(206a)를 포함한다. 좌측 줌 변화기(207b) 및 우측 줌 변화기(207a)가 좌우측 빔 분할기(206b, 206a)에 작동가능하게 결합되어 있다. 대물 렌즈 유닛(203)은 좌측 접안 렌즈(205b)와 우측 접안 렌즈(205a)의 축선을 따라 장착되는 좌측 대물 렌즈(208b)와 우측 대물 렌즈(208a)와 같은 한쌍의 대물 렌즈를 포함하며, 대물 렌즈(208a, 208b)는 서로 독립적으로 위치된다.
좌측 대물 렌즈(208b) 및 우측 대물 렌즈(208a) 각각에는, 좌측 대물 렌즈(208b)를 위한 적어도 하나의 일차 거울(209b) 및 우측 대물 렌즈(208a)를 위한 다른 일차 거울(209a)이 이들 거울(209b, 209a)의 평면이 좌측 대물 렌즈(208b) 및 우측 대물 렌즈(208a)의 광축에 수직이 되도록 위치되어 있다. 한쌍의 가동 신축자재형 아암이 제공되며, 이 아암은 좌측 대물 렌즈(208b) 및 우측 대물 렌즈(208a) 각각의 광축에 실질적으로 수직인 좌측 가동 신축자재형 아암(210b) 및 우측 가동 신축자재형 아암(210a)을 포함한다. 적어도 하나의 포커싱 거울(211)이 일차 거울(209a, 209b)과 동일한 방향을 따라 가동 신축자재형 아암(210) 각각의 최외측 부분에 장착되어, 목표 대상물(204)로부터 받은 빔을 좌측 접안 렌즈(202b)와 우측 접안 렌즈(202a) 상으로 반사시킨다. 조명원(213)이 가동 신축자재형 아암의 아래에 제공되거나 현미경의 광축과 동축으로 배치된다. 가동 신축자재형 아암(210) 각각의 최외측 부분에 제공되어 있는 슬롯에는 보통의 편광 필터(212b, 212a)가 장착되어 있다.
도 3 은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 가동 신축자재형 아암(210b, 210a)의 힌지 운동을 보여주는 가변 3차원 실체 현미경 어셈블리의 횡단면도를 도시한다. 가동 신축자재형 아암은 좌측 가동 신축자재형 아암(210b) 및 우측 가동 신축자재형 아암(210a)을 포함하며, 이들 아암은 대물 렌즈 유닛에 분리가능하게 장착되어 있다. 가동 신축자재형 아암(210a, 210b)은 서로 독립적인 운동을 하도록 구성되며, 대안적으로, 좌측 가동 신축자재형 아암(210b) 및 우측 가동 신축자재형 아암(210a)은 동기적인 운동을 하도록 구성된다. 또한, 가동 신축자재형 아암(210a, 210b)은 도 3 에서 보는 바와 같이 실체 현미경의 축선(A-A1)에 수직인 방향 둘레로 회전 운동을 할 수 있다. 가동 신축자재형 아암(210a, 210b)에 장착되는 거울(209a, 209b)은 가동 신축자재형 아암(210a, 210b)의 경사와 동기적으로 배향될 수 있다. 다시 말해, 다양한 각도 위치에서 목표 대상물(204)에 촛점을 모아 목표 대상물(204)의 가변적인 3차원 영상 또는 더 큰 깊이 인지를 제공하기 위해, 가동 신축자재형 아암(210b, 210a)에는 도 3 에서 보는 바와 같이 가변적인 목표 대상물 수렴 위치가 제공되어 있다. 이 가변적인 목표 대상물 수렴 위치는 실체 현미경 어셈블리의 축선(A - A1) 에 대해 경사 각도로 있고/있거나 실질적으로 수직하다. 좌측 가동 신축자재형 아암(210b) 및 우측 가동 신축자재형 아암(210a) 각각은 가요성 슬리브(302b, 302a)를 통해 대물 렌즈(203a, 203b)에 연결된다. 이들 가요성 슬리브(302a, 302b)는 가동 신축자재형 아암(210a, 210b)의 힌지 운동을 가능케 해준다.
도 4 는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 하나의 가동 신축자재형 아암을 갖는 분리가능한 어댑터 유닛(401)을 보여주는 가변 3차원 실체 현미경 어셈블리의 횡단면도를 도시한다. 3차원 실체 현미경(200)은 하우징(201), 접안 렌즈 광학 유닛(202) 및 대물 렌즈 유닛(203)을 포함한다. 접안 렌즈 광학 유닛(202)는 목표 대상물(204)을 좌측으로 보기 위해 하우징(201) 내부에 결합되어 있는 좌측 접안 렌즈(205b) 및 목표 대상물(204)을 우측 눈으로 보기 위해 하우징(201) 내부에 결합되어 있는 우측 접안 렌즈(205a)를 포함한다. 분리가능한 어댑터(401)가 도 4 에서 보는 바와 같이 제공된다. 이 어댑터(401)는 분리가능하며 시중에서 구입가능한 어떤 단일 대물 렌즈 현미경에도 장착될 수 있다. 좌측 가동 신축자재형 아암(210b)의 내부에는 보정 렌즈(402)가 있다. 빔 분할기 장치(206)가 좌측 접안 렌즈(205b)와 우측 접안 렌즈(205a) 아래에 설치되어 있다. 이 빔 분할기 장치는 좌측 빔 분할기(206b) 및 우측 빔 분할기(206a)를 포함한다. 좌측 줌 변화기(207b) 및 우측 줌 변화기(207a)가 좌우측 빔 분할기(206b, 206a)에 작동가능하게 결합되어 있다. 대물 렌즈 유닛(203)은 좌측 접안 렌즈(205b)의 축선을 따라 장착되는 하나의 대물 렌즈(208b)를 포함한다. 좌측 가동 신축자재형 아암(210b)은 가요성 슬리브(302b)로 어댑터에 장착된다. 3차원적으로 더 잘 보이고 깊이 인지도가 더 크게 되도록 목표 대상물(204)에 촛점을 모으기 위해 좌측 가동 신축자재형 아암(210b)을 조절할 수 있다.
대물 렌즈(208b)에서, 적어도 하나의 일차 거울(209b)이 거울(209b)의 평면이 대물 렌즈(208b)의 광축에 수직이 되도록 위치되어 있다. 좌측 가동 신축자재형 아암(210b)은 대물 렌즈(208b)의 광축에 실질적으로 수직하다. 적어도 하나의 포커싱 거울(211)이 일차 거울(209b)과 동일한 방향을 따라 좌측 가동 신축자재형 아암(210b)의 최외측 부분에 장착되어, 타겟 물체(204)로부터 받은 빔을 좌측 접안 렌즈(202b) 상으로 반사시킨다. 조명원(213)이 가동 신축자재형 아암의 아래에 제공되거나 현미경의 광축과 동축으로 배치된다. 좌측 가동 신축자재형 아암(210b)의 최외측 부분에 제공되어 있는 슬롯에는 평면형 편광 필터(212b)가 장착되어 있다. 광선이 우측 줌 변화기(207a) 및 우측 빔 분할기(206b)를 통과한 후에, 타겟 물체(204)에서 나오는 우측 빛 경로는 우측 접안 렌즈(205a)에서 직접 볼 수 있다.
도 5 는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 가요성 광학 섬유 아암(501a, 501b)을 갖는 가변 3차원 실체 현미경 어셈블리의 횡단면도를 도시한다. 가요성 광학 섬유 아암(501a, 501b)은 예를 들어 가요성 광학 섬유 케이블로 구성될 수 있다. 이 가변 3차원 실체 현미경(200)은 하우징(201)을 포함하며, 이 하우징은 접안 렌즈 광학 유닛과 대물 렌즈 유닛을 포함한다. 접안 렌즈 광학 유닛은 목표 대상물(204)을 좌측 눈으로 보기 위해 하우징(201) 내부에 결합되어 있는 좌측 접안 렌즈(205b) 및 타겟 물체(204)을 우측 눈으로 보기 위해 하우징(201) 내부에 결합되어 있는 우측 접안 렌즈(205b)를 포함한다. 빔 분할기 장치(206)가 좌측 접안 렌즈(205b)와 우측 접안 렌즈(205a) 아래에 설치되어 있다. 이 빔 분할기 장치는 좌측 빔 분할기(206b) 및 우측 빔 분할기(206a)를 포함한다. 좌측 줌 변화기(207b) 및 우측 줌 변화기(207a)가 좌우측 빔 분할기(206b, 206a)에 작동가능하게 결합되어 있다. 대물 렌즈 유닛은 좌측 접안 렌즈(205b)와 우측 접안 렌즈(205a)의 축선을 따라 장착되는 좌측 대물 렌즈(208b)와 우측 대물 렌즈(208a)와 같은 한쌍의 대물 렌즈를 포함하며, 대물 렌즈(208a, 208b)는 서로 독립적으로 위치된다.
좌측 대물 렌즈(208b) 및 우측 대물 렌즈(208a) 각각에는, 좌측 대물 렌즈(208b)를 위한 적어도 하나의 일차 거울(209b) 및 우측 대물 렌즈(208a)를 위한 다른 일차 거울(209a)이 이들 거울(209b, 209a)의 평면들이 좌측 대물 렌즈(208b) 및 우측 대물 렌즈(208a)의 광축에 수직이 되도록 위치되어 있다. 한쌍의 가요성 광학 섬유 아암이 제공되며, 이들 가요성 광학 섬유 아암은 좌측 가요성 광학 섬유 아암(501b) 및 우측 가요성 광학 섬유 아암(501a)을 포함하고, 이들 가요성 광학 섬유 아암은 좌측 대물 렌즈(208b) 및 우측 대물 렌즈(208a) 각각의 광축에 실질적으로 수직이다. 조명원(213)이 가요성 광학 섬유 아암(501a, 501b)의 아래에 제공된다. 좌측 가요성 광학 섬유 아암(501b) 및 우측 가요성 광학 섬유 아암(501a) 각각의 최외측 부분에 제공되어 있는 슬롯에는 평면형 편광 필터(212b, 212a)가 장착되어 있다.
가변 3차원 실체 현미경(200)이 더 큰 3차원 영상도를 갖고 목표 대상물(204)에 촛점을 모을 수 있도록 하기 위해, 실체 현미경(200)의 하우징내의 대물 랜즈에 기계적 광학적 장치를 둠으로써 가변 3차원 실체 현미경(200)의 대물 렌즈간 거리를 변경할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 가변 3차원 실체 현미경 어셈블리는 사이간 광학 거리를 변화시켜 3차원 효과 또는 깊이 인지를 향상시키기 위해 대물 렌즈의 수렴도를 최소 10도 내지 최대 120도로 조절할 수 있다.
따라서, 가변 3차원 실체 현미경 어셈블리의 다양한 실시 형태는 3차원 효과 또는 깊이 인지를 향상시키기 위해 수렴도를 원하는 수준으로 조절할 수 있고 또한 좌우측 입사 광선 사이의 광학 거리를 변화시킬 수 있다.
시각적 데이타를 처리하기 위한 컴퓨터 시스템이 없으므로, 본 발명의 가변 3차원 실체 현미경은 목표 대상물의 3차원 이미지를 직접 볼 수 있게 해준다. 가변 3차원 실체 현미경의 두 이미지 보기 장치는 서로 개별적으로 또한 독립적으로 기능하여 작동이 용이하다. 가변 3차원 실체 현미경은 목표물의 다른 보기들의 동시 잠금을 보장하기 위해 수렴을 포함하는 설계를 갖는다. 쌍/두개의 대물 렌즈를 갖는 본 발명의 실시 형태의 가변 3차원 실체 현미경은 각 광 경로가 완벽하고 완전하게 대물 렌즈에 중심맞춤될 수 있게 해주며 또한 다른 대상물의 3차원 이미지를 쉽고 효율적으로 볼 수 있게 해준다. 단순히 수렴 각도를 증가시키거나 감소시켜서 깊이 인지도 또는 3차원도를 제어할 수 있다(증가 또는 감소시킬 수 있다). 본 발명의 실시 형태의 실체 현미경은 많은 산업 및 의료 또는 수술 또는 다른 분야에서 즉각적으로 또한 실용적으로 적용될 수 있다. 본 발명의 실시 형태의 가변 3차원 실체 현미경은 목표 대상물의 깊이 인지를 증가시키고 또한 시야를 넓게 해준다. 이리 하여, 산업 분야 또는 의료 분야 또는 실험실에서의 작동이 더 쉽고 안전하게 된다.
특정 실시 형태에 대한 전술한 설명은 본 발명의 실시 형태의 전체적인 본질을 완전히 보여주는 것으로, 따라서 현재의 지식을 적용하여, 다양한 적용을 위해 본 발명의 일반적인 사상에서 벗어남이 없이 이러한 특정 실시 형태를 쉽게 수정 및/또는 적응시킬 수 있으며, 이러한 적응 및 수정도 개시된 실시 형태의 의미와 등가 범위내에 있는 것으로 생각한다. 본 명세서에서 사용되는 표현과 용어는 설명의 목적을 위한 것이지 한정적인 것이 아님을 이해해야 한다. 그러므로, 본 명세서에 나와 있는 실시 형태는 바람직한 실시 형태로서 설명된 것이며, 당업자라면 전술한 실시 형태는 첨부된 청구 범위와 그 요지내에서 수정되어 실시될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
본 발명의 실시 형태를 다양한 특정 실시 형태를 가지고 설명했지만, 당업자라면 그 실시 형태를 수정하여 실시할 수 있음이 분명할 것이다. 그러나, 그러한 모든 수정도 청구 범위에 포함되는 것이다. 또한, 다음의 청구범위는 전술한 실시 형태의 모든 일반적이고 특정의 특징 및 언어적으로 포함될 수 있는 실시 형태의 범위의 모든 진술을 포괄하는 것이다.
Claims (20)
- 목표 대상물의 가변적인 3차원 이미지를 광학적으로 보기 위한 실체 현미경 어셈블리로서,
서로 떨어져 있고 각각의 광축을 갖는 접안 렌즈들을 포함하는 접안 렌즈 광학 유닛;
상기 접안 렌즈들의 각 광축과 정렬되는 광축을 갖는 한쌍의 대물 렌즈를 포함하는 대물 렌즈 유닛; 및
상기 대물 렌즈 유닛에 광학적으로 연결되고, 목표 대상물에 촛점을 모으기 위해 각기 조절가능한 한쌍의 가동 아암을 포함하며,
상기 가동 아암 각각은 목표 대상물로부터 받은 빔을 상기 한쌍의 대물 렌즈 중의 대응하는 대물 렌즈에 보내고 한쌍의 대물 렌즈 각각은 대응하는 가동 아암으로부터 받은 빔을 각각의 대응하는 접안 렌즈에 보내는 실체 현미경 어셈블리. - 제 1 항에 있어서,
상기 한쌍의 가동 아암에 의해 목표 대상물로부터 받은 빔의 목표 대상물 수렴 위치를 변화시켜 스테레오 기반 분리(stereo base separation)를 광학적으로 변화시키도록 상기 가동 아암들이 조절가능하게 되어 있는 실체 현미경 어셈블리. - 제 2 항에 있어서,
상기 가동 아암들은 최소 10도 내지 최대 120도에서 목표 대상물 수렴 위치를 변화시키도록 조절가능한 실체 현미경 어셈블리. - 제 1 항에 있어서,
상기 한쌍의 가동 아암들은 동기적으로 또는 비동기적으로 조절가능한 실체 현미경 어셈블리. - 제 1 항에 있어서,
상기 한쌍의 가동 아암을 대물 렌즈 유닛에 물리적으로 연결하는 가요성 슬리브를 더 포함하는 실체 현미경 어셈블리. - 제 1 항에 있어서,
상기 한쌍의 가동 아암들 각각은 렌즈, 거울, 프리즘 및 편광 필터 중의 적어도 하나를 포함하는 실체 현미경 어셈블리. - 제 1 항에 있어서,
상기 한쌍의 가동 아암들 각각은 신축자재(telescopic) 운동을 할 수 있는 실체 현미경 어셈블리. - 제 1 항에 있어서,
상기 한쌍의 가동 아암들 각각은 가요성 광학 섬유 케이블로 형성되어 있는 실체 현미경 어셈블리. - 제 1 항에 있어서,
상기 한쌍의 가동 아암들 각각은 대응하는 대물 렌즈의 광축에 대해 가변적인 경사 각도로 배치되며 또한 실체 현미경의 축선에 수직인 방향 둘레로 회전하도록 움직일 수 있으며,
실체 현미경의 축선은 한쌍의 대물 렌즈의 광축에 실질적으로 평행한 실체 현미경 어셈블리. - 목표 대상물의 가변적인 3차원 이미지를 광학적으로 보기 위한 실체 현미경 어셈블리로서,
서로 떨어져 있고 각각의 광축을 갖는 접안 렌즈들을 포함하는 접안 렌즈 광학 유닛;
대응하는 접안 렌즈의 광축과 정렬되는 제1 광축 및 대응하는 다른 접안 렌즈의 광축과 정렬되는 제2 광축을 갖는 대물 렌즈를 포함하는 대물 렌즈 유닛; 및
상기 대물 렌즈 유닛에 광학적으로 연결되고, 목표 대상물에 촛점을 모으기 위해 조절가능한 가동 아암을 포함하며,
상기 가동 아암은 목표 대상물로부터 받은 빔을 상기 제1 광축을 따라 상기 대물 렌즈에 보내도록 되어 있고, 또한 대물 렌즈는 가동 아암으로부터 받은 빔을 대응하는 접안 렌즈에 보내도록 되어 있으며,
상기 대물 렌즈는 목표 대상물에 촛점을 모을 수 있으며, 직접 목표 대상물로부터 상기 제2 광축을 따라 빔을 받아서 그 빔을 대응하는 접안 렌즈에 보낼 수 있도록 되어 있는 실체 현미경 어셈블리. - 제 10 항에 있어서,
상기 가동 아암은 가동 아암에 의해 또한 직접 대물 렌즈에 의해 목표 대상물로부터 받은 빔의 목표 대상물 수렴 위치를 변화시켜 스테레오 기반 분리를 광학적으로 변화시키도록 조절가능한 실체 현미경 어셈블리. - 제 11 항에 있어서,
상기 가동 아암은 최소 10도 내지 최대 120도에서 목표 대상물 수렴 위치를 변화시키도록 조절가능한 실체 현미경 어셈블리. - 제 10 항에 있어서,
상기 가동 아암을 대물 렌즈 유닛에 물리적으로 연결하는 가요성 슬리브를 더 포함하는 실체 현미경 어셈블리. - 제 10 항에 있어서,
상기 가동 아암은 보정 렌즈, 거울, 프리즘 및 편광 필터 중의 적어도 하나를 포함하는 실체 현미경 어셈블리. - 제 10 항에 있어서,
상기 가동 아암은 신축자재 운동을 할 수 있는 실체 현미경 어셈블리. - 제 10 항에 있어서,
상기 가동 아암은 가요성 광학 섬유 케이블로 형성되어 있는 실체 현미경 어셈블리. - 제 10 항에 있어서,
상기 가동 아암은 대응하는 대물 렌즈의 광축에 대해 가변적인 경사 각도로 배치되며 또한 실체 현미경의 축선에 수직인 방향 둘레로 회전하도록 움직일 수 있으며,
실체 현미경의 축선은 대물 렌즈의 광축에 실질적으로 평행한 실체 현미경 어셈블리. - 목표 대상물의 가변적인 3차원 이미지를 광학적으로 보기 위한 실체 현미경 어셈블리로서,
서로 떨어져 있고 각각의 광축을 갖는 접안 렌즈들을 포함하는 접안 렌즈 광학 유닛;
하나 이상의 대물 렌즈를 포함하고, 이들 하나 이상의 대물 렌즈 각각은 한 접안 렌즈의 광축과 정렬되는 광축을 갖는 대물 렌즈 유닛; 및
상기 대물 렌즈 유닛에 광학적으로 연결되고, 목표 대상물에 촛점을 모으기 위해 각기 조절가능한 하나 이상의 가동 아암을 포함하며,
각각의 가동 아암은 목표 대상물로부터 받은 빔을 상기 하나 이상의 대물 렌즈에 보내도록 되어 있고 또한 각각의 대물 렌즈는 각 가동 아암으로부터 받은 빔을 접안 렌즈에 보내도록 되어 있는 실체 현미경 어셈블리. - 제 18 항에 있어서,
상기 하나 이상의 가동 아암은 목표 대상물로부터 받은 빔의 목표 대상물 수렴 위치를 변화시켜 스테레오 기반 분리를 광학적으로 변화시키도록 조절가능한 실체 현미경 어셈블리. - 제 18 항에 있어서,
상기 하나 이상의 가동 아암 각각은 대응하는 대물 렌즈의 광축에 대해 가변적인 경사 각도로 배치되며 또한 실체 현미경의 축선에 수직인 방향 둘레로 회전하도록 움직일 수 있으며,
실체 현미경의 축선은 하나 이상의 대물 렌즈의 광축에 실질적으로 평행하고,
하나 이상의 가동 아암은 최소 10도 내지 최대 120도에서 목표 대상물 수렴 위치를 변화시키도록 조절가능하며,
한개 보다 많은 가동 아암들이 있다면, 그들 가동 아암은 동기적으로 또는 비동기적으로 조절가능하고,
하나 이상의 가동 아암 각각은 렌즈, 거울, 프리즘 및 편광 필터 중의 적어도 하나를 포함하며,
하나 이상의 가동 아암 각각은 가요성 광학 섬유 케이블로 형성되어 있는 실체 현미경 어셈블리.
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