올림푸스는 고품질 광학 장비, 컴포넌트 및 부품을 제작함으로써 생명과학, 산업 및 의료 연구 분야가 발전할 수 있도록 부단한 노력을 기울이고 있습니다. 이를 위한 한 가지 방법으로서 이미지 분석 및 현미경 기반 이미징 시스템 제조업체를 위해 자체 장치에 통합할 수 있는 최신 고성능 대물렌즈를 제공하고 있습니다.
제조업체와의 대화를 통해 장치의 균일한 고품질 이미지 유지에 어려움이 있다는 사실을 흔히 알게 됩니다. 고성능 장치를 설계하는 제조업체라도 통합된 현미경 대물렌즈의 성능으로 인해 제조 프로세스에서 상당한 변동이나 오류가 발생하면 품질, 비용 및 리드 타임을 확보하지 못하게 됩니다. 이처럼 제조업체와의 대화는 올림푸스가 혁신을 지속하는 데 원동력이 됩니다.
최근 당사에서 발표한 획기적인 이미징 기술은 X Line 대물렌즈입니다. 이 제품을 2019년에 출시하면서 기존의 이미지 장벽을 뛰어넘고자 과거에 서로 상충 관계에 있었던 중요한 세 가지 매개 변수인 개구수, 색수차 보정, 평탄도를 동시에 높은 수준으로 제공하고자 했습니다. 또한 이 대물렌즈에 파면 수차 제어 기능을 도입하여 이미징 분석 및 현미경 제조업체에 대물렌즈 성능 변동으로 인한 문제의 해결책을 제공했습니다.
대물렌즈의 광학 성능을 측정하는 표준 방법은 스트렐 비율(Strehl ratio)입니다. 이 비율은 이상적인 구면수차 제거 광학 시스템의 이미지 필드에서의 수렴 비율(또는 중심의 강도)에 대해 수차가 있는 실제 광학 시스템에서 달성할 수 있는 수렴 비율을 백분율로 나타낸 것입니다. 다시 말해, 스트렐 비율이 높을수록 광학 시스템의 품질이 높아집니다. 예를 들어, MPLAPON50X 및 MPLAPON100X 대물렌즈의 스트렐 비율은 95% 이상입니다.
그렇다면, 파면 수차가 중요한 이유는 무엇일까요? 그 이유를 확인하려면 계속 읽어보십시오.
파면 수차 제어를 통해 대물렌즈 성능 변동을 줄이는 방법
현미경 대물렌즈의 성능 개선을 통해 보다 복잡하고 소형화된 내부 렌즈 구조를 확보했습니다(그림 1). 그 결과, 대물렌즈는 대체로 제조 오류로 인한 품질 차이를 보이며, 때로는 이러한 차이로 인해 최종 제품의 성능에 변동이 생기게 됩니다.
그림 1: 대물렌즈 내부의 복잡하고 컴팩트한 렌즈 그룹의 예.
올림푸스 기술자들은 이러한 종류의 변동이 발생할 가능성을 최소화하기 위해 X Line 및 기타 여러 유형의 대물렌즈용 조립 프로세스 동안 파면 수차를 측정합니다. 파면 수차는 이상적인 이미지에서 형성된 이미지의 편차로 인해 발생하며 품질 매개 변수로 통제됩니다.
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그림 2: 올림푸스 기술자들이 현미경 대물렌즈의 파면 수차를 검사하는 모습. |
이상적인 상태(수차 제거)에 가깝게 하기 위해 각 대물렌즈의 파면 수차를 측정하고 제어함으로써 기존 대물렌즈에 비해 광학 성능의 변동이 훨씬 적은 대물렌즈를 제작하고 있습니다(아래 그림 3 (a) 참조). 그 결과, 그림 3 (b)와 같이 일관된 품질이 나옵니다.
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그림 3: 파면의 예. (a) 왼쪽: 수차가 발생한 파면(기존 대물렌즈). (b) 오른쪽: 수차가 거의 없는 파면(X Line 대물렌즈). |
파면 수차 제어 기능이 있는 대물렌즈를 이미징 장치에 통합해야 하는 세 가지 이유
파면 수차 제어 기능이 있는 대물렌즈를 현미경 설계에 통합해야 하는 주요 이유는 다음과 같습니다.
- 안정적인 고품질 이미지 생성
이미지 품질은 장치의 소프트웨어가 이미지를 측정하는 속도와 정확도에 영향을 줍니다. 파면 수차 제어 기능이 있는 대물렌즈는 안정적인 고품질 이미지를 제공할 수 있으므로, 최종 제품에서 안정성이 중요한 경우 대물렌즈와 파면 수차 제어 기능 통합은 필수적입니다. - 비용 절감
대물렌즈 성능 변동으로 인해 제대로 작동하지 않는 이미징 장치는 추가 비용을 발생시킵니다. 예를 들어, 대물렌즈를 폐기하고 대체품을 구입해야 할 수도 있습니다. 파면 수차 제어 기능이 있는 대물렌즈는 고성능으로 인해 이러한 비용을 줄여줄 수 있습니다. - 제품 납품 일정 안정화
고성능을 제공할 것으로 기대되는 장치는 대물렌즈 성능 변동에 대처하기 위해 추가 조정이 필요합니다. 따라서 생산 리드 타임이 길어질 수 있습니다. 이와 대조적으로, 일관된 품질을 위해 파면 수차 제어 기능이 탑재된 대물렌즈를 도입하면 약속된 납품 일자에 장치를 납품할 수 있습니다. 또한 신뢰할 수 있는 대물렌즈의 예비 재고를 유지할 수 있습니다.
