보정의 원리 Calibration은 정밀 측정을 위한 기준이 되는 자를 설정하는 과정을 말합니다. 디지털 현미경의 경우 보정은 1. 기준이 되는 측정자인 검정 시트를 두고 초점을 잘 맞추어 촬영하고 2. 촬영한 영상이나 사진상의 눈금과 형상(원)가 화면에 실제로 몇 화소로 표현되는가를 조사하여 이 값을 저장 3. 이 값을 바탕으로 실제의 관찰 대상의 측정을 진행시키는 3단계로 이루어집니다. 이런 윈리ー을 잘 이해하면 현미경이나 관련 애플리케이션이 바뀌어도 정밀 측정을 수행할 수 있습니다. 실제로 디지털 패드 프로그램을 이용하고 보정의 대표적인 USB현미경 대지 버드 전용 응용 프로그램인 DIGIBRD.exe를 실행하고 보정을 하고 보겠습니다. 우선 순서를 안내합니다. 실제의 관찰 대상 촬영 검정 시트 촬영 검정 Calibrate실제 측정 진행:Measurement중 가장을 생략하고 2번부터 진행해도 좋습니다. 그러나 실무를 하다 보면 가장이 매우 기초적이고 중요한 과정임을 알 수 있습니다. 이하에 그 이유는 설명하겠습니다. 1. 사실, 관찰 대상의 촬영 측정 문제로 급하게 검정을 먼저 시험보다 내가 관찰하는 면적을 먼저 설정하는 것이 중요합니다. 실제로 관찰 대상을 촬영하고 초점을 맞추어 봅니다. 통상, 관찰 대상과 단위가 화면 안에 들어오는 것을 추천합니다. 전체가 한눈에 들어오지 않을 경우, 관찰 대상의 크기를 가늠해서 초점을 맞췄을 때 관찰 목적을 달성할 배율과 그에 맞는 높이에서 현미경을 세트 해야 합니다.예를 들면 현재 촬영 중인 대상은 바깥 지름이 약 5mm의 필기구의 부속 첨단의 현미경의 눈금을 60에 맞춘 때에 화면 중앙을 중심으로 한 하나의 대상을 관찰할 수 있습니다. 현미경의 첨단과 관찰 대상과의 거리는 약 2mm과 매우 가깝습니다. 내가 관찰하려는 대상의 크기와 디지털 현미경의 배율은 어떤 관계가 있습니까? 사양에 배율만 간단히 적힌 것을 보고좌절하는 대부분의 디지털 현미경 고객단순히 현미경의 배율 정보만 알고 있다고 해서 내가 관찰하려는 대상이 관측 가능한 범위인지 모르겠어요. 이 글의 주제와는 조금 다르지만 디지털 현미경의 배율만 보고이 현미경이 나의 관찰 목적에 맞는 것인지 모호했다 손님 때문에 참고가 되는 정보를 제공합니다. 현미경이나 망원경 같은 광학 장비에 배율이 높다는 것은 그 디지털 현미경의 화질이 좋고 렌즈의 성능이 뛰어나다는 것과 일치하지 않을지도 모릅니다. 현미경의 화질은 현미경 렌즈의 성능.적절한 조명, 그리고 전자적으로 CMOS센서의 크기와 센서 이미지 처리 속도에 비례합니다. 관찰하려는 대상의 크기와 경쟁률과의 관계를 이해하려면 현미경 렌즈의 성능에 직접적인 관련이 있는 FOV(Field of View)와 WD(working Distance)이란 개념을 이해해야 합니다.FOV vs WD vs 배율 간의 관계FOV(Field of View)는 현미경으로 관측 가능한 면적을 의미하고, 세로와 가로 길이를 곱한 것을 알 수 있습니다. WD(working Distance)은 현미경의 첨단에서 물체와의 거리를 의미합니다. 대부분의 USB현미경은 상기의 DidgeBirdMSP-8000프로처럼 WD가 짧아지면 FOV가 좁아진 배율이 커지고 반대로 WD가 길어지면 FOV도 같이 넓어지률이 낮아집니다. 예를 들면 지금 쓰고 있는 대지 버드 MSP-120FPS의 경쟁률 표를 봅시다. 롱 캡을 장착한 상태에서 WD가 3mm의 경우 MSP-120FPS는 가로 2.6X세로 1.5mm의 가장 좁은 FOV를 보일, 이때 24인치 모니터 기준으로 정규 배율은 202배로 나타납니다. 내가 관찰하려는 사물의 세로를 미리 알았다면, 대지 버드 현미경의 아무 데도 나오고 있다 아래의 경쟁률 표를 참고해서 현미경의 FOV가 관찰 대상의 크기를 커버할 수 있는지, 그 때 WD가 작업이나 관측에 적합한가를 충분히 가늠할 수 있을까요.눈금을 60에 맞추어 촬영합니다 – 캘리브레이션이 끝날 때까지 절대 변경 금지눈금을 60으로 맞출 때의 기준은 MSP-120FPS의 경우 맨 왼쪽 끝입니다. 현미경에 의해 기준이 가운데에 있을 수 있습니다. 60에 맞춘 눈금의 의미는 정확히 60배라는 뜻은 아닙니다. 아래 눈금 60의 의미를 계산을 통해 알아보겠습니다.현미경 눈금 FOV(mm)WD(mm)현미경 해상도 pixel모니터 피치의 크기(mm)모니터 해상도 pixel기본 배율 전 화면 경쟁률 60X9.15 X 5.152mm(Short Cap)1920X10800.27242560X1440(1920X0.2724)/9.15=57.16(2560X0.2724)/9.15=76.21계산식을 보면 알 수 있듯이 정확한 계산을 위해서는 모니터 피치의 크기와 모니터 해상도를 알아야 합니다.디지털 현미경 기본 배율 57.16배디지털 현미경 전체 화면 배율 76.21배2. 검정 시트의 촬영 정확한 측정과 검정에 검정 시트를 촬영합니다. 중요한 것은 절대 현미경의 배율 조 더 링을 돌리고 배율을 변경해서는 안 됩니다. 상기의 관찰 대상 촬영에서 60X에 눈금을 켰더니 검정 시트를 촬영할 때에 눈금을 변경하지 않아 현미경의 높이만 조정하고 초점을 맞추고 촬영합니다.디지버드 현미경 캘리브레이션 시트실제로 기본적으로 제공한 검정 시트는 60배 정도 100배 미만은 측정에 무리가 없지만 200배 이상 500배와 같은 고배율에서는 좀 더 정밀한 검정 시트를 사용할 필요가 있습니다. 검정 시트가 얼마나 중요한지에 대해서는 다음의 블로그의 글을 참조하세요. https://blog.naver.com/sinho72/222575509326USB 현미경 디지털 현미경 캘리브레이션 시트의 중요성에 대해서 디지털 현미경에 캘리브레이션 시트라고 하는 것이 들어 있습니다. 대부분 중국에서 만든 얇은 시트로 만들어져서… blog.naver.comUSB 현미경 디지털 현미경 캘리브레이션 시트의 중요성에 대해서 디지털 현미경에 캘리브레이션 시트라고 하는 것이 들어 있습니다. 대부분 중국에서 만든 얇은 시트로 만들어져서… blog.naver.comUSB 현미경 디지털 현미경 캘리브레이션 시트의 중요성에 대해서 디지털 현미경에 캘리브레이션 시트라고 하는 것이 들어 있습니다. 대부분 중국에서 만든 얇은 시트로 만들어져서… blog.naver.com현미경 검정 시트를 위의 사진처럼 경쟁률을 고정하고 관찰 대상과 함께 촬영합니다. 다시 한번 강조합니다. 현미경 검정 시트를 촬영할 때는 경쟁률 조절 반지의 세팅을 변경하지 않고 스탠드를 이용하고 높이만 조정하는, 검정 시트에 초점을 맞추며 다음과 같이 촬영해야 합니다. 이처럼 관찰 대상과 함께 검정 시트를 함께 찍는 것을 “세트 촬영”이라고 합니다. 정확한 보정을 위한 사전 작업으로 세트 촬영이 끝났습니다. 지금부터 진짜 보정을 하고 보겠습니다.3. 실제로 캘리브레이션 하려면 이미 촬영해둔 캘리브레이션 시트의 사진을 캘리브레이션 해보겠습니다. 먼저 캘리브레이션 시트의 촬영 사진을 클릭하거나 캘리브레이션 시트를 현미경 아래에 두고 상단 메뉴 측정자형 그림 아이콘을 눌러 측정 모드로 들어갑니다.측정 모드로 들어가셔서 상단 메뉴의 캘리브레이션 버튼을 누르면 캘리브레이션 창이 시작됩니다.추가 버튼을 눌러 캘리브레이션을 위한 측정 모드를 시작합니다. 영상 보시면 더 이해하실 수 있을 거예요.추가 버튼을 눌러 캘리브레이션을 위한 측정 모드를 시작합니다. 영상 보시면 더 이해하실 수 있을 거예요.”검정 자를 찍습니다. 일시 정지를 누르고 자의 길이를 측정하세요”라는 메시지 창에서 확인 버튼을 누르면 기준이 되는 길이를 측정할 수 있는 상태에 들어갑니다. 7mm의 길이만큼 선분을 드래그 앤 드롭하고 확정한 순간 검정 창에 자동적으로 7mm에 해당하는 픽셀 값(1473)가 등록됩니다. 사용자는 검정 창의 빈 칸인 이름 필드에 60X_1080. 실제 수치 필드에 “7”을 입력하고 저장을 누르면 보정이 끝납니다.TIP : 가로 길이가 전체 약 9.15mm인데 굳이 7mm를 기준으로 한 것은 정확하게 측정할 수 있는 길이 중 가장 긴 길이를 직관적으로 선택한 것입니다. 1mm를 기준으로 해도 상관없지만 7mm를 기준으로 했을 때보다 오차가 클 것으로 예상합니다.TIP : 가로 길이가 전체 약 9.15mm인데 굳이 7mm를 기준으로 한 것은 정확하게 측정할 수 있는 길이 중 가장 긴 길이를 직관적으로 선택한 것입니다. 1mm를 기준으로 해도 상관없지만 7mm를 기준으로 했을 때보다 오차가 클 것으로 예상합니다.※ 이름을 지을 때는 현미경 눈금 값인 60과 현미경 해상도인 1920X1080을 참고하여 60X_1080으로 정했습니다. 단위는 mm가 디폴트값으로서 지정되어 있어 촬영한 사람의 단위에 의해서 um, inch로 지정할 수 있습니다.TIP:이름을 자주 틀어 놓으면 일일이 보정을 할 필요 없이 검정치를 다시 사용할 수 있습니다. 현미경의 배율 조정 휠 눈금을 60에 맞추어 현미경의 해상도를 1920X1080에 맞춘 뒤 현미경 스탠드를 이용하고 높이만 조정하고 초점을 맞추세요. 마지막으로 측정 모드에 들어간 뒤 스캐일바에서 60X_1080를 목록에서 선택하세요.TIP:이름을 잘 지어놓으면 일일이 캘리브레이션을 할 필요 없이 캘리브레이션 값을 재사용할 수 있습니다. 현미경 배율 조정 휠 눈금을 60으로 맞추고 현미경 해상도를 1920X1080으로 맞춘 후 현미경 스탠드를 이용하여 높이만 조정하여 초점을 맞추십시오. 마지막으로 측정 모드에 들어간 후 스케일 바에서 60X_1080을 목록에서 선택하십시오.마지막으로 캘리브레이션을 마친 배율자를 리스트에서 선택(60X_1080)하고 스케일바 옵션을 선택하면 우측 상단에 스케일바가 나타납니다. 스케일바 표시 여부와 크기, 색상은 변경 가능합니다.4. 실제로 측정해보면 이미 앞에서 촬영한 사진을 측정모드로 읽어들여 측정을 진행합니다. 미리보기 창 상단의 배율자를 확인합니다. 내경을 실제 삼점원으로 측정할 수 있습니다.세트 촬영한 동일배율의 복수의 사진을 이용해, 또 다른 내경의 측정을 실시합니다. 내경과 외경은 단차 차이로 스탠드 높이를 조정해야 했지만 동일배율로 촬영한 것이기 때문에 측정치는 정확할 것입니다.같은 방법으로 보정을 하고 곡률 R값을 측정할 수 있습니다. 유튜브 영상에서 중요한 부분은 검정을 2회 한번은 R값이 3의 곡선과 한번은 R값이 0.8의 값을 구한다는 것입니다. 굳이 2회 보정을 한 것은 방금 설명한 것처럼 현미경에 관찰 대상을 비추어 때 적당한 FOV치가 달리 있었기 때문입니다. R치가 3이라면 위의 예처럼 60X정도로 초점을 맞춘 것이 좋고., R값이 0.8정도면 적어도 120~200X사이에서 측정이 이루어져야 합니다.보정 후의 측정치는 얼마나 정확할까? 이 글에 나온 사례에서 보정 값이 얼마나 정확한 것인지를 봅시다. 60X에 눈금을 맞추고 있을 때, 현미경의 1mm은 210개의 픽셀로 표현할 수 있었습니다. 1개의 픽셀은 0.0048 mm와 결론에 이릅니다. 계산하기 쉽도록 1mm이 100개의 픽셀로 표현할 수 있었다면, 1개의 픽셀은 0.01mm다는 결론을 얻게 되므로, 1mm가 210개의 픽셀이 늘어선 거리에서 나타난다는 것은 정밀도가 1mm이 100개의 픽셀에서 나타난보다 2배 이상의 정도를 가진 것을 의미합니다. 결국 있는 거리를 측정하는 것으로 봤을 때 좌우에 1개의 픽셀. 합계 2개의 픽셀을 더 가질 수 또는 최소 오차가+0.01~-0.01mm이내로 억제하는 것을 의미합니다. 이는 디지털 버니어 캘리퍼 즈 수준의 정밀도와 볼 수 있습니다. 물론 더 오차가 생길 가능성이 있습니다. 실제 측정 사이에 오차가 주로 발생하는 부분은 WD와 조명. 관찰 대상의 형상 때문입니다.WD가 얼마나 같은 것일까? 위 사진을 보면 알겠지만 우리는 측정 시 보정할 때 실제 측정할 때 측정 대상 형상에 의해서 현미경의 높낮이를 변경합니다. 이 때 미세하게 WD가 바뀔 경우 비록 초점이 맞는 구간으로 판정해도 측정치에 오차가 생길 가능성이 있습니다. 만약 우리가 관찰하려는 대상이 검정 시트처럼 납작하게 얇은 무엇이 아니면 반드시 WD를 조정해야 하며 이 과정에서 측정치의 오차가 발생할 수 있습니다. 실제로 60x눈금에서 보정된 값을 바탕으로 상하 0.1mm씩 움직이며 정밀한 XYZ소에서 같은 4mm의 길이를 검정에서 측정하면 오차가 어느 정도 발생하는지 알아요.z값 WD의 오차로 측정치도 오차가 발생할 수 있습니다.Z값(기준 WD2.00mm) 측정치 4.00mm 오차 -0.24.0236+0.0236-0.14.0142+0.014204.0047+0.00470.13.9953-0.00470.23.9811-0189결론적으로 60X부근에서 측정 오차를 0.01mm이하로 줄이려면 WD도 실제 측정 시 보정치와 마찬가지로 0.1mm이내에서 일치시켜야 합니다. 측정치가 마이크론 UM단위로 의미 있는 측정이 되려면 경험상 1mm이 1000pixel이상으로 보정되어야 하며 이때 배율은 적어도 200배를 넘지 않으면 안 됩니다. 기타, 조명에서 만들어진 그림자와 채광(난반사)등으로 정확한 측정이 방해되는 일이 있음을 고려해야 합니다.
