광학 현미경
광학(입사광) 현미경 유형
광학 현미경은 의도된 목적을 위한 구조에 따라 분류됩니다. 표본(관찰 대상)을 위에서 내려보며 관찰하는 정립형 현미경(왼쪽)은 폭넓은 용도에 사용되는 가장 일반적인 유형입니다. 도립형 현미경(오른쪽)은 표본을 아래에서 올려보며 관찰하며, 주로 광물학 및 금속학 표본을 관찰하는데 사용됩니다.
현미경의 기본 기능 및 광학 시스템 구성
광학 현미경은 다음의 2개 기본 기능으로 구성됩니다.
- 표본의 확대된 이미지 생성
- 표본에 광원 조사
표본의 확대 이미지를 만드는 기능은 '선명한 이미지 획득', '배율 변경', '초점 설정'의 3개 기본 기능으로 구성됩니다. 이 기능을 실행하는 광학 시스템은 관찰 광학 시스템이라 불립니다.
표본에 광원을 조사하는 기능은 '조명 공급', '집광', '광도 변경'의 3개 기본 기능으로 구성됩니다. 이 기능을 실행하는 광학 시스템은 조명 광학 시스템이라 불립니다. 즉, 관찰 광학 시스템은 샘플(표본)을 광학 시스템에 통과시킨 후 프로젝션 이미지를 관찰자의 눈 또는 CCD와 같은 픽업 장치에 전달합니다.
이와 반대로 조명 광학 시스템은 효과적으로 광원에서 빛을 집광한 후 이를 표본에 조사하여 표본에 비춥니다. 정립형 광학 현미경의 관찰 및 조명 광학 시스템의 레이아웃은 아래 그림과 같습니다. 도립형 현미경의 경우, 표본을 중심으로 정립형 현미경의 광학 시스템을 수직으로 뒤집은 형태입니다.
현미경 광학 시스템 구성
광학 현미경(복합 현미경)의 원리
광학 현미경은 대물 렌즈를 사용하여 표본의 확대된 이미지를 생성한 후 아이피스를 사용하여 그 이미지를 더욱 확대하여 사용자가 육안으로 이를 관찰할 수 있게 해줍니다. 아래 그림의 AB를 표본이라고 가정할 경우, 도립된 실제 이미지의 1차 이미지(확대된 이미지) A'B'가 대물 렌즈(ob)에서
생성됩니다. 이후 1차 이미지 A'B'가 아이피스(oc)를 전방 초점보다 가깝게 위치하도록 배열하면 더욱 확대된 정립된 가상 이미지 A"B"가 생성됩니다. 사용자가 눈을 아이피스 배럴 상의 눈(동공) 위치에 놓으면 확대된 이미지를 관찰할 수 있습니다. 즉, 마지막에 관찰되는 이미지는 도립된 가상 이미지입니다. 앞서 설명한 바와 같이 대물 렌즈를 사용하여 도립된 실제 이미지를 생성하고 아이피스가 정립된 가상 이미지를 만드는 현미경은 복합 현미경이라고 부릅니다. 광학 현미경의 관찰 광학 시스템은 일반적으로 이러한 복합 현미경을 기준으로 하는 광학 현미경입니다. 해당 유형의 현미경 중 도립된 실제 이미지를 대물 렌즈를 사용하여 확대하는 현미경을 단현미경이라고 부릅니다. 최근에 사용률이 TV 모니터 상에서의 현미경 관찰의 경우, 도립된 실제 이미지를 CCD 카메라로 직접 캡처하며, 이로 인해 간단한 현미경 광학 시스템으로 구성됩니다.
광학 현미경의 원리
