현미경 광학계

대물렌즈

대물렌즈는 물체를 확대해 더 큰 화상을 투영하는 여러 개의 렌즈로 이루어집니다. 초점 거리에 따라서, 4x, 10x, 40x, 50x 등 다양한 배율의 렌즈를 이용할 수 있습니다. 배율과 더불어 대물렌즈의 성능을 보여주는 지수에는 개구수와 작동 거리가 포함됩니다.
렌즈를 통해 투과되는 빛은 색수차(컬러 블리딩)를 만들어내며, 이는 파장에 따라 다른 굴절률을 갖습니다. 이러한 현상을 방지하기 위해 다음과 같은 렌즈가 개발되었습니다.

- 색지움렌즈

빛에서 두 파장(색상)의 굴절률을 같게 만들도록 설계된 렌즈입니다. 이러한 유형의 렌즈는 널리 사용되며, 합리적인 가격이 부분적인 원인으로 작용합니다.

- 세미 아포크로매틱 렌즈(형석렌즈)

빛에서 세 파장(색상)의 굴절률을 같게 만들도록 설계된 렌즈입니다. 이러한 유형의 렌즈는 파장이 약 340 nm인 자외선에서 투과율이 보장되므로 형광 관찰에 이용됩니다.

- 아포크로매틱 렌즈

세미 아포크로매틱 렌즈와 마찬가지로 빛에서 세 파장(색상)의 굴절률을 같게 만들도록 설계된 렌즈입니다. 이러한 유형의 렌즈는 넓은 개구수와 높은 해상도가 특징이며, 세밀한 관찰이 요구되는 연구조사에 종종 이용됩니다. 성능이 높은 만큼 가격대도 높습니다.

- PLAN 렌즈

상면 만곡수차를 보정하여 렌즈 중심뿐 아니라 주변부까지 초점이 맞도록 설계된 렌즈입니다. 상기 렌즈에서 상면 만곡수차를 보정한 경우, 각각 PLAN 색지움렌즈, PLAN 형석렌즈, PLAN 아포크로매틱 렌즈라고 불립니다. 대부분의 경우, 렌즈 측면에 “PLAN”이라고 표시됩니다.

- 침지 렌즈

대물렌즈와 시료 사이에 액체를 채워 넣음으로써 개구수를 높여서 고해상도를 달성합니다. 오일을 사용하는 침지 렌즈는 유침 렌즈, 물을 사용하는 침지 렌즈는 수침 렌즈라고 부릅니다. 유침 렌즈는 측면에 “HI” 또는 “OIL” 표시가 있고, 수침 렌즈는 “W” 또는 “WATER” 표시가 있습니다.

대안렌즈(접안렌즈)

관찰자 측에 설치되는 렌즈입니다. 대물렌즈에 의해 확대된 화상이 대안렌즈를 통해 추가로 확대됩니다. 대안렌즈는 1~3개의 렌즈로 이루어지며, 시야 조리개라고 불리는 불필요한 반사광 및 수차 제거 메커니즘이 적용됩니다.
대안렌즈는 제공되는 배율(예: 7x, 15x)에 따라 다양한 종류로 이용할 수 있습니다. 배율과 더불어, 시야 범위를 보여주는 시야수로 렌즈의 성능이 표시됩니다.
대물렌즈와 반대로 대안렌즈는 배율이 높을수록 거리가 짧아집니다.
시야 조리개의 구조 또는 적용분야에 따라서 다음과 같은 렌즈를 이용할 수 있습니다.

- 하위헌스(Huygens) 렌즈

평면 볼록 렌즈 2개로 이루어집니다. 이러한 유형의 렌즈는 저배율에 이용되며, 시야 조리개가 경통 안에 위치해 있는 것이 특징입니다.

- 램즈덴(Ramsden) 렌즈

이러한 유형의 렌즈는 시야 조리개가 경통 외부에 위치해 있는 것이 특징입니다.

- 페리플랜(Periplan) 렌즈

시야 주변부에서도 선명하게 관찰할 수 있도록 배율의 색수차와 기타 속성을 보정합니다.

- 보정 렌즈

대물렌즈로 인한 수차를 보정하는 대안렌즈입니다.

- 광시야 렌즈

넓은 시야를 보장하며, 살아있는 유기체 및 광물의 관찰에 주로 이용됩니다.

- 초광시야 렌즈

훨씬 더 넓은 시야를 지원하며 주로 실체 현미경과 병용됩니다.

집광 렌즈

스테이지 아래에 설치되는 렌즈입니다. 이 렌즈는 물체를 균일하게 밝히기 위해서 빛의 양을 조절할 수 있으며, 고배율 관찰에 유용합니다. 집광 렌즈에는 일반적인 “아베 집광 렌즈”부터 색수차를 보정하는 “애크로매틱 집광 렌즈”까지 다양한 유형이 있습니다.

- 아베 집광 렌즈

교육기관에 설치되는 현미경에서 종종 이용되는 단순한 집광 렌즈입니다.

- 애크로매틱 집광 렌즈

색수차를 보정하는 집광 렌즈입니다. 애크로매틱 아플라나트 집광 렌즈는 상면 만곡을 보정할 수 있는 고급 모델로 이용할 수 있습니다.

- 범용 집광 렌즈

암시야, 위상차, 차동 간섭 대비, 편광 관찰 등 광범위한 관찰을 지원합니다.

배율이란?

전체 관찰 배율은 대물렌즈와 대안렌즈의 배율에 따라 결정됩니다. 예를 들어, 20x 대물렌즈와 10x 대안렌즈의 총 배율은 200x가 됩니다.
1x 배율은 어떤 물체를 250 mm의 거리에서 육안으로 볼 수 있는 상태를 나타냅니다. 250 mm는 인간의 눈으로 가장 쉽게 볼 수 있는 거리로 여겨집니다. 이는 명시 거리라고 불립니다. 대안렌즈의 배율은 명시 거리를 렌즈의 초점 거리로 나누어 얻습니다.

렌즈 세척 방법

세척에 필요한 주된 도구는 다음과 같습니다.

• 블로어(압축 공기)
• 렌즈 클리닝 페이퍼
• 면봉
• 세척제(제조업체 추천 제품, 무수알코올, 에테르/알코올 혼합물, 증류수 등)

1. 블로어 또는 기타 장치로 세척하기

먼저, 블로어나 압축 공기를 이용해서 렌즈에서 먼지와 티끌을 제거합니다.
(일부 렌즈는 높은 공기압으로 인해 압축 공기를 이용해서는 안 됩니다. 사용 설명서를 참조해 압축 공기 사용 여부를 결정하시기 바랍니다.)

2. 얼룩 제거하기

제조업체 추천 제품, 무수알코올, 에테르/알코올 혼합물, 증류수 등의 세척제를 이용합니다. 안경 클리너는 김 서림 방지제가 포함되어 있으므로 이용해서는 안 됩니다.
에테르처럼 가연성 세척제를 이용할 때는 불이 붙지 않도록 주의하십시오. 주변의 전자 장비를 미리 꺼두어야 합니다. 또한, 실내 환기에도 주의하십시오.
거즈, 부직포, 클리닝 페이퍼 등의 방진 소재에 세척제를 소량 도포한 후 렌즈의 중심에서부터 외원주 방향으로 나선형을 그리면서 조심스럽게 닦아냅니다. 소형 렌즈의 경우, 면봉 끝에 렌즈 페이퍼를 감은 후 힘을 가하지 않고 렌즈를 닦아냅니다.
상기 세척 절차는 집광 렌즈에도 적용할 수 있습니다.
유침 대물렌즈는 사용 후 반드시 세척해야 합니다. 그렇지 않으면 렌즈 표면이 악화됩니다. 남은 오일을 클리닝 페이퍼로 흡수한 후 세척제에 적신 클리닝 페이퍼로 렌즈를 부드럽게 닦아냅니다.