접안렌즈(대안렌즈)

접안렌즈, 즉 대안렌즈는 현미경의 대물렌즈에 의해 생성된 이미지를 확대하여 사람의 눈으로 볼 수 있도록 하는 현미경의 부품입니다.이번 자료에서는 다양한 유형의 접안렌즈와 구성 요소, 작동 방식 및 사용 방법을 살펴보겠습니다.

접안렌즈 대대안렌즈

접안렌즈는 현미경 대물렌즈와 함께 작동하여 중간상을 더욱 확대하여 표본의 세부 사항을 관찰할 수 있습니다.접안경 또는 대안렌즈는 접안렌즈의 다른 이름입니다.이 논의에서 일관성을 유지하기 위해 모든 접안경과 대안렌즈를 접안렌즈라고 칭하겠습니다.

현미경 검사에서 최상의 결과를 얻으려면 대물렌즈를 보정 및 대물렌즈 유형에 적합한 접안렌즈와 결합하십시오.일반적인 현대 접안렌즈의 기본 구조는 아래 그림 1에 나와 있습니다.접안렌즈 측면의 각인에는 그 특성과 기능이 설명되어 있습니다.

접안렌즈 각인을 읽는 방법

그림 1에 표시된 접안렌즈에는 UW라고 새겨져 있으며 이는 Ultra-wide viewfield(초광각 시야각)의 약자입니다.종종 접안렌즈에는 현미경 전문가가 안경을 착용한 채로 샘플을 볼 수 있게 해주는 접안점이 높은 초점을 나타내기 위해 H 표시도 되어 있습니다(제조업체에 따라 다름).

접안렌즈에서 흔히 볼 수 있는 다른 각인은 다음과 같습니다.

• WF - Widefield (광시야)
• UWF - Ultra-widefield (초광시야)
• SW 및 SWF - Super widefield(초광시야)
• HE - High eyepoint (높은 접안점)
• CF - CF 보정 대물렌즈와 함께 사용하기 위한 접안렌즈

보정 접안렌즈에는 종종 배율과 함께 K, C, 또는 comp가 새겨져 있습니다.평시야 대물렌즈와 함께 사용되는 접안렌즈에는 때때로 plan-comp라는 라벨이 붙습니다.

그림 1에서 접안렌즈의 배율은 하우징에 표시된 대로 10배입니다.A/24 각인은 시야수가 24임을 나타내며, 이는 접안렌즈의 고정 조리개 직경(mm 단위)을 나타냅니다.이러한 접안렌즈에는 초점 조정부와 위치를 고정할 수 있는 나비나사도 있습니다.제조업체들은 이제 전면 렌즈에서 눈이 적절한 거리에 위치하고 실내 빛이 렌즈 표면에서 반사되어 시야를 방해하는 것을 차단하는 역할을 하는 고무 아이컵이 있는 접안렌즈를 종종 생산합니다.

단순 접안렌즈의 유형: 네거티브, 포지티브, 수정

렌즈와 조리개 배열에 따라 분류되는 두 가지 주요 유형의 접안렌즈는 내부 조리개가 있는 네거티브 접안렌즈(또는 호이겐스 접안렌즈)와 접안렌즈의 렌즈 아래에 조리개가 있는 포지티브 접안렌즈(또는 람스덴 접안렌즈)가 있습니다.

네거티브 접안렌즈에는 두 개의 렌즈가 있습니다.

• 상부 렌즈는 관찰자의 눈에 가장 가까우며, 아이 렌즈(eye lens)로 지칭
• 하부 렌즈(조리개 아래)는 주로 시야 렌즈(field lens)로 지칭

가장 단순한 형태의 아이 렌즈와 시야 렌즈는 모두 평면-볼록 렌즈이며 볼록한 면이 표본을 향하고 있습니다.이 렌즈들 사이의 중간쯤에는 고정된 원형 개구부 또는 내부 조리개가 있습니다.조리개의 크기는 현미경을 볼 때 관찰되는 원형 관측 시야를 정의합니다.

아래에서 네거티브 접안렌즈와 포지티브 접안렌즈의 차이점에 대해 자세히 알아보세요.

호이겐스 접안렌즈란 무엇입니까?

호이겐스(Huygenian) 접안렌즈(그림 2 참조)라고 종종 지칭되는 가장 단순한 네거티브 접안렌즈 디자인은 아크로매틱(achromatic) 대물렌즈가 장착된 대부분의 교육용 및 실험실용 현미경에서 볼 수 있습니다.비록 호이겐스 아이 렌즈와 시야 렌즈가 잘 보정되지는 않지만 그 수차는 상호 상쇄하는 경향이 있습니다.보다 고도로 보정된 네거티브 접안렌즈에는 2~3개의 렌즈 요소가 결합되어 아이 렌즈가 만들어집니다.잘 모르는 접안렌즈의 하우징에 배율만 새겨져 있는 경우에는 호이겐스 접안렌즈일 가능성이 높으며 5배~40배 배율의 아크로매틱 대물렌즈와 함께 사용하는 것이 가장 적합합니다.

람스덴 접안렌즈란 무엇입니까?

단순 접안렌즈의 다른 주요 유형은 일반적으로 람스덴(Ramsden) 접안렌즈라고 알려진, 왼쪽의 그림 2와 같이 렌즈 아래에 조리개가 있는 포지티브 접안렌즈입니다.이 접안렌즈에는 평면 볼록한 아이 렌즈와 시야 렌즈가 있지만 시야 렌즈는 곡면이 접안렌즈를 향하도록 장착됩니다.이 접안렌즈의 전면 초점면은 시야 렌즈 바로 아래, 접안렌즈 조리개 높이에 있으므로 이 접안렌즈를 레티클에 쉽게 장착할 수 있습니다.더 나은 보정을 제공하기 위해 람스덴 접안렌즈의 두 렌즈를 함께 결합할 수 있습니다.

수정된 단순 접안렌즈

람스덴 접안렌즈의 수정된 버전은 그림 3의 왼쪽 그림과 같이 켈너(Kellner) 접안렌즈라고 합니다.이 개선된 접안렌즈는 함께 결합된 이중 아이 렌즈 요소를 포함하며 훨씬 더 넓은 관측 시야뿐 아니라 람스덴 또는 호이겐스 접안렌즈보다 높은 접안점을 특징으로 합니다.

단순 호이겐스 접안렌즈의 수정된 버전이 오른쪽 그림 3에 나와 있습니다.이러한 수정된 접안렌즈는 단일한 단순 접안렌즈보다 더 나은 성능을 보이지만 여전히 저전력 아크로매틱 대물렌즈와 사용할 때만 유용합니다.

보정 접안렌즈

호이겐스 및 람스덴과 같은 단순 접안렌즈와 해당 아크로매틱 접안렌즈는 특히 고배율 아크로매틱 대물렌즈 또는 플루오라이트(fluorite) 또는 아포크로매틱(apochromatic) 대물렌즈와 결합할 때 중간상의 잔류 배율 색수차를 보정하지 않습니다.이 문제를 해결하기 위해 제조업체들은 렌즈 요소에 동일하지만 반대의 색 오차를 발생시키는 보정 접안렌즈를 생산합니다.

보정 접안렌즈는 포지티브 또는 네거티브 유형이 될 수 있으며 플루오라이트, 아포크로매틱 및 평면 대물렌즈의 모든 변형 버전과 함께 모든 배율에서 사용해야 합니다(또한, 40배율 이상의 아크로매틱 대물렌즈과 함께 사용해 유용한 이점을 얻을 수 있음).최근 몇 년 동안 현대 현미경 대물렌즈는 대물렌즈 자체(예: Olympus 대물렌즈)에 보정 기능이 내장되거나 튜브 렌즈에서 보정된 배율 색수차에 대한 보정 기능이 탑재되어 있습니다.

보정 접안렌즈는 고도로 보정된 대물렌즈 설계에 내재된 잔류 색수차를 제거하는 데 중요한 역할을 합니다.결과적으로 현미경 전문가는 특정 제조업체의 고도로 보정된 대물렌즈를 사용할 때는 해당 제조업체에서 설계한 보정 접안렌즈를 함께 사용하는 것이 좋습니다.유한 튜브 길이(160mm 또는 170mm)에 사용하기 위해 설계된 아포크로매틱 대물렌즈와 함께 잘못된 접안렌즈를 사용하면 표본 디테일 외경에 빨간색 줄무늬가 있고 내경에 파란색 줄무늬가 발생하며, 대비가 매우 크게 증가합니다.단순 접안렌즈의 제한된 시야각 평탄도에서 추가적인 문제가 발생합니다. 심지어 이중 아이 렌즈로 보정된 경우에도 마찬가지입니다.

고급 접안렌즈

보다 발전된 접안렌즈 설계로 위 그림 4에 나와 있는 페리플란(Periplan) 접안렌즈가 탄생했습니다.이 접안렌즈에는 단일 이중 렌즈, 단일 삼중 렌즈, 두 개의 개별 렌즈에 결합된 7개의 렌즈 요소가 포함되어 있습니다.페리플란 접안렌즈의 설계를 개선하면 잔류 측면 색수차에 대한 보정 개선, 시야 평탄도 증가, 더 고배율의 대물렌즈와 함께 사용할 때의 전반적인 성능 개선으로 이어집니다.

현대 현미경은 크게 개선된 플란 보정(plan-corrected) 대물렌즈를 장착합니다. 이 대물렌즈에서는 구형 대물렌즈보다 기본 이미지의 시야 곡률이 훨씬 작습니다.또한 대부분의 현미경은 이제 중간상의 크기를 크게 늘린 훨씬 더 넓은 본체 튜브를 장착합니다.

이러한 새로운 대물렌즈에 대처하기 위해 제조업체들은 이제 표본의 가시 영역을 40%까지 증가시키는 광시야 접안렌즈(그림 1 참조)를 생산합니다.접안렌즈-대물렌즈 보정 기술은 제조업체마다 다르기 때문에 특정 제조업체에서 대물렌즈와 함께 사용하도록 권장하는 접안렌즈만 사용하는 것이 중요합니다.

올바른 접안렌즈를 선택하는 방법

먼저 대물렌즈를 신중하게 선택한 다음 그 대물렌즈와 함께 작동하도록 설계된 접안렌즈를 구입하는 것이 좋습니다.접안렌즈를 선택할 때 단순 접안렌즈와 고도로 보정된 접안렌즈를 구별하는 것은 비교적 쉽습니다.람스덴과 호이겐스 같은 단순 접안렌즈(및 보다 고도로 보정된 접안렌즈)는 현미경을 통해 보거나 광원까지 갔을 때 접안렌즈 조리개 가장자리 주위에 파란색 고리가 있습니다.반면에, 고도로 보정된 보정 접안렌즈는 동일한 상황에서 조리개 주위에 황색-적색-주황색 고리가 있습니다.

상용 접안렌즈의 속성

표 1

시중에서 판매되는 여러 일반적인 접안렌즈(Olympus 제조)의 특성이 유형에 따라 표 1에 나열되어 있습니다.표 1에 나열된 접안렌즈의 세 가지 주요 유형은 파인더, 광시야, 초광시야입니다.

다양한 제조업체에서 사용하는 용어는 혼동될 수 있습니다.특정 대물렌즈에 맞는 접안렌즈를 선택하려면 브로슈어와 현미경 설명서를 주의 깊게 살펴보십시오.

표 1에서 광시야 접안렌즈와 초광시야 접안렌즈를 가리키는 약어는 높은 접안점의 보정에 매치되어 있으며, 각각 WH와와 SWH라고 합니다.배율은 10배 또는 15배이며 시야수는 용도에 따라 14에서 26.5 사이입니다.디옵터 조정은 모든 접안렌즈에 대해 거의 동일하며 대부분은 포토마스크 또는 마이크로미터 레티클도 포함합니다.

고접안점 접안렌즈

접안렌즈에서 나오는 광선은 종종 람스덴 디스크라고 하는 사출 동공 또는 접안점에서 교차하며, 여기에서 현미경 전문가의 동공은 전체 관측 시야를 볼 수 있는 위치에 있어야 합니다(일반적으로 아이 렌즈에서 8~10mm).접안렌즈의 배율을 높이면 접안점이 아이 렌즈의 윗면에 더 가까워지므로 특히 안경을 쓰고 있는 경우 현미경을 사용하기가 훨씬 더 어려워집니다.

이 문제를 보완하기 위해 제조업체는 아이 렌즈 표면 위로 접안 거리가 20~25mm에 근접하는 접안점이 높은 접안렌즈를 설계했습니다.이러한 개선된 접안렌즈는 더 많은 광학 요소를 포함하고 일반적으로 향상된 평탄도를 특징으로 하는 더 큰 직경의 아이 렌즈를 가지고 있습니다.이 접안렌즈는 접안렌즈 하우징 어딘가에 H라는 각인이 단독으로 또는 다른 약어와 함께 있는 경우가 많습니다.

고접안점 접안렌즈는 근시 또는 원시를 교정하기 위해 안경을 착용하는 현미경 전문가에게 특히 유용하지만 난시와 같은 다른 여러 시야결손은 교정하지 못합니다.오늘날, 접안점이 높은 접안렌즈는 안경을 착용하지 않는 사람들에게도 매우 인기가 있습니다. 이격 거리가 커서 피로를 줄이고 현미경을 통해 이미지를 보는 것이 훨씬 더 편안하기 때문입니다.

시야 직경

과거에는 접안렌즈를 6.3배에서 25배, 특수 용도의 경우 때로는 더 높은 배율 범위의 광범위한 배율로 사용할 수 있었습니다.이 접안렌즈는 저배율 대물렌즈로 관찰 및 현미경 촬영 시에 매우 유용합니다.안타깝게도, 고배율 대물렌즈를 사용하면 매우 높은 배율의 접안렌즈를 사용할 때 공확대 문제가 중요해지며 이러한 문제는 방지해야 합니다.오늘날 대부분의 제조업체는 접안렌즈 제품을 10배율에서 20배율 범위로 제한합니다.접안렌즈에서 시야의 직경은 시야각 수 또는 시야수(FN)로 표시합니다.접안렌즈의 시야수에 대한 정보는 다음 공식을 사용하여 물체 시야의 실제 직경을 산출할 수 있습니다.

시야 직경 = (FN) / (M(O) × M(T)

여기서 FN은 mm 단위의 시야수이고 M(O)는 대물렌즈 배율이며 M(T)는 튜브 렌즈 배율(있는 경우)입니다.이 공식을 표 1에 나열된 초광시야 접안렌즈에 적용하면 튜브 렌즈 배율이 1.25인 40배 대물렌즈의 경우 다음과 같은 결과를 얻을 수 있습니다. FN = 26.5 / M(O) = 40 × M(T) = 1.25 = 시야각 직경 0.53mm.표 2는 이 접안렌즈를 사용하여 발생할 수 있는 일반적인 대물렌즈 범위에 대한 시야 크기를 나열합니다.

시야 직경
(SWF 10X 접안렌즈)

표 2

유효 배율의 범위

불필요한 인공물을 추가하지 않고 표본 디테일을 최적으로 확대할 수 있도록 접안렌즈/대물렌즈 조합을 선택할 때 주의하십시오.예를 들어, 250배의 배율을 달성하기 위해 현미경 전문가는 10배율 대물렌즈에 결합된 25배율 접안렌즈를 선택할 수 있습니다.동일한 배율을 달성하기 위해 25배율 대물렌즈와 10배율 접안렌즈를 선택할 수 있습니다.25배율 대물렌즈는 개구수가 약 0.65NA로 10배율 대물렌즈(약 0.25NA)보다 더 높으며 개구수 값이 대물렌즈의 분해능을 정의하므로 후자를 선택하는 것이 좋습니다.위에서 설명한 각 대물렌즈/접안렌즈 조합으로 동일한 시야의 현미경 사진을 찍은 경우 10배율 접안렌즈/25배율 대물렌즈 조합이 다른 조합과 비교할 때 표본의 디테일과 선명도가 뛰어난 현미경 사진을 만들어낼 것이 분명합니다.

대물렌즈/접안렌즈 조합의 유효 배율 범위는 시스템의 개구수에 의해 정의됩니다.이미지에 존재하는 디테일을 나타내는 데 필요한 최소 배율이 있으며 이 값은 일반적으로 개구수의 500배(500 × NA)로 임의 설정됩니다.

스펙트럼의 다른 쪽 끝에서 이미지의 최대 유효 배율은 일반적으로 개구수의 1,000배(1000 × NA)로 설정됩니다.이 값보다 높은 배율은 이미지 디테일에 대한 유용한 정보나 더 미세한 분해능을 더 이상 생성하지 않으며 일반적으로 이미지 품질 저하로 이어집니다.유효 배율의 한계를 초과하면 이미지에 공확대 현상이 발생합니다. 여기서 접안렌즈나 중간 튜브 렌즈를 통해 배율을 높이면 세부 사항에 대한 분해능이 증가하지 않고 이미지가 더 확대됩니다.

아래 표 3은 유효 배율 범위에 있는 일반적인 대물렌즈/접안렌즈 조합을 나열합니다.

유효 배율의 범위
(500~1000 × 대물렌즈의 NA)

표 3

측정 계수선

접안렌즈의 시야 조리개 평면에 작은 원형 디스크 모양의 유리 레티클(때때로 계수선 또는 레티큘이라고도 함)을 추가하여 측정 목적에 맞게 접안렌즈를 조정할 수 있습니다.레티클에는 일반적으로 측정자 또는 측정 그리드와 같은 표시가 표면에 새겨져 있습니다.레티클은 시야 조리개와 동일 평면에 있기 때문에 표본 이미지 위에 겹쳐진 선명한 초점으로 나타납니다.레티클을 사용하는 접안렌즈에는 레티클의 이미지에 초점을 맞출 수 있는 초점 조절 메커니즘(일반적으로 나선형 나사 또는 슬라이더)이 있어야 합니다.몇 가지 일반적인 레티클이 아래 그림 5에 나와 있습니다.

그림 5(a)의 레티클은 현미경 촬영을 위한 시야를 구성하기 위한 접안렌즈의 공통 요소입니다.작은 직사각형 요소는 35mm 포맷으로 필름에 담을 영역을 둘러싸고 있습니다.기타 필름 포맷(120mm 및 4 × 5인치)은더 큰 35mm 직사각형 내 모서리 세트로 표시됩니다.레티클의 중심에는 X 패턴으로 배열된 4세트의 평행선으로 둘러싸인 일련의 원이 있습니다.이 라인은 현미경에 부착된 카메라 백의 필름 평면과 동일한 초점이 되도록 레티클과 이미지의 초점을 맞추는 데 사용됩니다.그림 5(b)의 레티클은 이미지 거리를 측정하는 데 사용할 수 있는 선형 마이크로미터이고, 5(c)의 교차 마이크로미터는 편광 현미경과 함께 사용하여 편광자와 분석기에 대한 샘플의 정렬 위치를 찾습니다.그림 5(d)에 표시된 그리드는 계산을 위해 시야 영역을 분할하는 데 사용됩니다.접안렌즈 레티클에는 다양한 변형이 있으므로 현미경 및 광학 액세서리 제조업체에 문의하여 이러한 유용한 측정 장치의 유형과 구입 가능 여부를 확인하십시오.

필라 마이크로미터

매우 정확한 측정을 위해 필라 마이크로미터(그림 6에 표시된 것과 유사)가 사용됩니다.이 마이크로미터는 기존의 접안렌즈를 대체하며 기존의 레티클보다 몇 가지 개선된 기능을 제공합니다.필라 마이크로미터에서 그림 6(b)와 같이 측정 눈금(눈금 유형에는 많은 변형 유형이 있음)과 매우 가는 와이어가 있는 레티클이 표본에 초점을 맞춥니다.와이어는 그림 6(a)와 같이 마이크로미터 측면에 있는 보정된 나비나사로 시야를 가로질러 천천히 이동할 수 있도록 장착합니다.나비나사를 완전히 한 바퀴 돌리면(100등분) 두 개의 인접한 레티클 표시 사이의 거리와 같습니다.현미경 전문가는 표본 이미지의 한 위치에서 다른 위치로 와이어를 천천히 이동하고 나비나사 수의 변화를 기록하면 훨씬 더 정확하게 거리를 측정할 수 있습니다.필라 마이크로미터(및 기타 단순 레티클)는 사용할 각 대물렌즈에 대해 스테이지 마이크로미터로 보정해야 합니다.

이동 가능한 포인터

일부 접안렌즈에는 접안렌즈 내에 이동 가능한 포인터가 있으며 이미지 평면에서 실루엣으로 나타나도록 배치됩니다.이 포인터는 특히 현미경 전문가가 학생들에게 특정 특징에 대해 가르칠 때 표본의 특정한 특징을 지칭하는 데 유용합니다.대부분의 접안렌즈 포인터는 표본을 중심으로 360° 회전할 수 있으며 고급 버전은 시야를 가로질러 이동할 수 있습니다.

사진 접안렌즈와 프로젝션 렌즈

제조업체는 종종 사진 접안렌즈라고 하는 특수 접안렌즈를 생산하며, 이러한 접안렌즈는 현미경 촬영에 사용하도록 설계되었습니다.이 접안렌즈는 보통 네거티브(호이겐스 유형)이며 눈에 보이게 사용할 수 없습니다.이러한 이유로 흔히 프로젝션 렌즈라고 합니다.일반적인 프로젝션 렌즈는 아래 그림 7에 나와 있습니다.

프로젝션 렌즈는 정확한 현미경 촬영을 위한 필수 요소인 평시야 이미지를 생성할 수 있도록 세심하게 보정해야 합니다.또한 일반적으로 컬러 현미경 촬영에서 진짜 색상을 재현하기 위해 색보정을 합니다.현미경 촬영 프로젝션 렌즈의 배율은 1배에서 약 5배까지 다양합니다.이 렌즈는 현미경 사진에서 최종 이미지의 크기를 조정하기 위해 교체할 수 있습니다.

포커싱 망원경

카메라 시스템은 현미경의 필수적인 부분이 되었으며 대부분의 제조업체는 옵션 액세서리로 사진 현미경 부착 카메라를 제공합니다.이러한 고급 카메라 시스템에는 종종 현미경 사진을 찍을 때 프레임별로 필름을 저장하고 자동으로 이동하는 전동 블랙박스가 있습니다.

이러한 필수 카메라 시스템의 공통 사양은 현미경 전문가가 현미경 촬영을 위해 샘플을 보고, 초점을 맞추고, 프레임을 지정할 수 있는 빔 스플리터 포커싱 텔레스코픽 접안렌즈(그림 8 참조)입니다.이 망원경에는 35mm 필름으로 찍은 영역을 둘러싸는 직사각형 요소가 새겨져 있는 그림 5(a)와 유사한 현미경 촬영 레티클과 대형 필름용 모서리 브래킷이 포함되어 있습니다.샘플 스캔 및 사진 촬영의 편의를 위해 현미경 전문가는 망원경 접안렌즈를 접안렌즈와 동초점이 되도록 조정하여 쉽게 현미경 사진의 구도를 잡고 촬영할 수 있습니다.

자주 묻는 질문

현미경의 접안렌즈란 무엇입니까?

접안렌즈는 접안렌즈 전체 또는 구체적으로는 아이 렌즈(눈에 가장 가까운 렌즈)를 지칭할 수 있습니다.

현미경에서 접안렌즈는 어떤 역할을 합니까?

접안렌즈는 현미경 사용자가 볼 수 있도록 대물렌즈에서 생성된 이미지를 확대합니다.

올바른 접안렌즈를 선택하려면 어떻게 해야 합니까?

접안렌즈를 선택하는 데에는 많은 요인이 작용합니다.명심해야 할 중요한 점은 접안렌즈와 대물렌즈가 호환되어야 한다는 것입니다.먼저 대물렌즈를 신중하게 선택한 다음 그 대물렌즈와 함께 작동하도록 설계된 접안렌즈를 구입하는 것이 좋습니다.