쓸모 많은 수퍼 와이드 줌렌즈
20배 미만, 3-20배 사이의 영역에서 위력을 발휘하는 수퍼와이드 렌즈에 대하여 알아보겠습니다
수퍼와이드 줌렌즈는 다재 다능합니다
1편에서 Cmount 현미경 대물렌즈. 특히 achromatic object lens 에 대하여 알아 보았습니다.
커버할 수 있는 배율과 관찰 영역도 넓지만 단렌즈인만큼 물체와 가까이 갈 수 록 배율은 크게, 보이는 영역은 좁아지고 물체와 렌즈가 멀어질 수록 넓은 영역이 보이지만 배율이 줄어듭니다. 20-50배 사이에서 가장 좋은 성능을 발휘하지만 100배 이상이 되면 렌즈를 갈아끼워야 하고 20배 미만에서는 좀 더 전문적인 렌즈를 사용하는 것이 좋습니다. 지금부터는 20배 미만, 3-20배 사이의 영역에서 위력을 발휘하는 수퍼와이드 렌즈에 대하여 알아보겠습니다.
수퍼와이드 줌렌즈를 소개합니다
Specification
- Cmount 2/3″ FA lens
- Focal Length 12-36mm
- Iris Range : F2.8-C
- Focus Range : 0.15m – ∞ (wide) 0.5m-∞(tele)
실제 관찰 영역에서 20배 미만은 어떤 의미가 있을까요? 아래 사진을 보겠습니다. 수퍼 와이드 줌렌즈가 탑재된 ViTiny UM08-CSZ1236을 기본 스탠드인 S107에 거치하고 WD 작동거리 220mm 에 거치합니다. 아래 보이는 기판은 너비가 18cm인 컴퓨터의 메인보드입니다. 가로 세로로 넓은 PCB 기판은 현재 세팅으로는 FOV(W) 가로 120mm X FOV(D) 세로 67mm 가 보입니다. 이 렌즈를 장착하면 넒은 기판이 구석구석 잘 보인다는 것을 알 수 있습니다.
같은 WD 포지션에 놓고 부품을 놓고 촬영해 보았습니다. 기본 4X렌즈를 사용한 UM08a와 비교해 보겠습니다.
동일한 높이에서 수퍼와이드 렌즈가 휠씬 넓은 면적을 보여 준다는 사실을 알 수 있습니다. 즉 부품을 여러개 한 번에 검사할 수 있다는 이야기도 됩니다. (24인치 모니터 기준)
실제로 동일한 환경이라고 하면 같은 높이라도 수퍼와이드 렌즈가 휠씬 넓은 범위를 보여준다는 것을 아래 사진으로 알 수 있습니다.
위사진은 수퍼와이드 줌렌즈로 촬영한 사진이며 아래 사진은 일반 현미경 대물렌즈로 촬영한 사진입니다. 같은 높이에서 FOV가 휠씬 넓은 수퍼와이드 줌렌즈의 성능을 가늠할 수 있습니다.
많은 부품을 한번에 관찰하거나 넓은 기판을 한눈에 관찰하는데 용이한 텔레렌즈
수퍼와이드렌즈라고 이름을 붙였지만 원래 이 렌즈의 정확한 사양은 Variable Focal Length FA Lens로 무한대까지 초점이 맞는 와이드 & 텔레렌즈입니다.
사양표에서는 최대 FOV가 142mm 로 나와 있습니다만 적당한 스탠드와 클램프를 사용하면 휠씬 FOV가 넓어지게 할 수 있습니다. 실제로 스탠드와 클램프를 사용하여 WD를 500mm까지 올려도 선명한 화면을 얻을 수 있습니다. 많은 부품이나 넓은 부품을 한눈에 보면서 작업하기 위해서 만들어진 최적의 렌즈가 아닐 수 없습니다. 놀라운 것은 별다른 조명없이 사무실의 형광등 조명만으로 이런 영상을 보여준다는 점 입니다.
화면의 넓은 영역에서 초점이 골고루 맞는 심도가 깊은 촬상을 보여준다 (단차 20mm 이내)
이 외에 초점이 골고루 맞는 심도가 깊은 촬상을 보여준다는 것이 수퍼와이드 렌즈의 장점입니다. 기본4X렌즈의 경우 비숫한 배율에서 관찰하면 초점이 맞이 않은 영역은 아웃 포커싱이 된 화면을 보여줍니다. 아름다운 예술 사진을 찍는다면 아웃포커싱이 좋겠지만 현미경으로 관찰할 때 아웃포커싱이 되어 디테일이 구별할 수 없다면 높이(단차)를 조금씩 조정해 초점을 맞추어야 하므로 정밀하면서 기동성이 좋은 스탠드가 필요할 것입니다. 무엇보다 그 과정에서 검사나 관찰 시간이 조금 더 소요된다는 점도 무시할 수 없을 것입니다. 아래에 단차가 있는 기판을 촬영한 영상을 보시면 수퍼와이드 렌즈의 장점을 조금 더 알게 되실 것입니다.
피사계심도라는 측면에서 확실히 수퍼와이드 줌렌즈가 단차에 상관 없이 골고루 초점이 맞은 영상을 보여준다는 것을 알 수 있습니다.
이러한 장점은 밑에 사물을 두고 역동적인 작업을 하거나 관찰 대상을 이리저리 움직인다 할지라도 초점이 쉬 흐트러지지 않는다는 것을 의미합니다. 특히 미세한 시계의 수리나 정밀한 프라모델의 작업. 또는 작은 광물 샘플이나 유체 속에 부유하거나 움직이는 작은 생물 샘플을 관찰하는 데 유리합니다.
같은 높이에서 3배 쾌속 줌 – 시계등 정밀 부품수리, 수술이나 해부, 프라모델, 정밀조립, 골동품 관찰에 최적화된 다재 다능한 렌즈
실제로 정밀도가 요구되는 심장 스텐트 제조와 후 검사에 와이드 줌렌즈가 위 같이 사용되었습니다. 곤충 물고기 관찰은 물론, 해부영상을 녹화하거나 유투브 실시간 중계할 때도 좋은 퍼포먼스를 보여줍니다. 수퍼와이드 줌렌즈를 장착한 모델 UM20-CSZ1236 / UM08-CSZ1236은 박람회에서 고객들의 시선을 사로잡는 매우 인상적인 프리젠테이션을 진행할 수 있습니다. 기본적으로 ViTiny 디지털 현미경 제품군은 HDMI출력단자를 통하여 풀HD 1920X1080 픽셀의 영상을 60프레임으로 출력할 수 있습니다. 현재 해당 모델은 박람회, 홈쇼핑, 기타 마케팅 관계자들의 대여도 많이 이루어 지고 있습니다. 아래 유투브 영상은 삼성 LG 8TV 대전 당시에 화질 비교를 위해 수퍼와이드 줌렌즈가 사용된 예를 보여줍니다.
줌렌즈의 특성을 발휘해서 줌링을 돌려 바로 3배줌을 당길 수 있습니다. 아래 시계를 관찰 하면서 3배줌 링을 돌리면 자동으로 초점을 맞추면서 광학적으로 확대된 화면을 보여줍니다.
이런 식으로 배율을 올려 약 50배정도까지 배율을 올릴 수 있습니다. 놀라운 것은 위의 시계 촬영시 외부 조명없이 단순히 사무실의 형광등 조명만으로 이런 촬영이 가능했다는 것입니다. F2.8의 DSLR급 밝기를 가진 수퍼와이드 렌즈가 아니면 할 수 없는 촬영입니다. 줌렌즈 디지털 현미경을 표방한 많은 제품들이 있지만 이렇게 조리개를 활짝 열어 조도가 모자란 곳에서도 좋은 화질을 보여주는 현미경은 드물다고 볼 수 있습니다.
수퍼와이드 렌즈 – 이렇게도 쓸 수 있다
작은 도전1 : 혹시 배율을 더 늘릴 수 없나요?
3-43X의 배율. 기존에 확대경이나 루페를 사용하여 무언가 해 오셨던 분들이라면 자신의 작업을 디지털화하는데 수퍼줌와이드렌즈가 매우 유용할 것입니다.
서울 강남에 위치한 고급시계 수리및 판매점에서 이런 수퍼와이드 렌즈의 능력을 높이 사서 구매를 결정하셨습니다. 기쁜 마음으로 납품을 하고 며칠 후 전화가 왔습니다.
배율이… 좀 더 높아야 쓰겠어요…
고객님 가라사대
아니.. 배율이 부족하세요? 왜 그럴까요? 시계 수리. 스마트폰 수리 다 커버하는 배율인데용ㅠㅠ 그러나 실제로 방문을 해보니 고객께서는 기존에 쓰시던 네비게이션용 7인치 모니터를 보고 계셨던 것이죠. 그러니 실제 배율이 그리 커보이지 않았던 것입니다. 또 고객님께서는 수리하고 있는 화면을 자신 뿐 아니라 VIP들에게 직접 쇼처럼 보여주시는 것을 원하셨기에 머리가 복잡해졌습니다. 기본 렌즈로 바꾸면 WD가 줄어들고 좁은 수리공간의 한계로 모니터를 더 키울 수도 없는 노릇. 진퇴양난의 순간에 배율을 올려주는 렌즈어댑터를 사용할 수 있다는 생각에 폭풍 검색에 들어갑니다.
주문을 하고 오랜 기다림 끝에 도착한 렌즈 어댑터를 장착했더니 이렇게 되었습니다. 렌즈와 현미경카메라 본체 사이에 끼우는 방식입니다. WD 220mm에서 동일한 샘플을 촬영해 보았더니 이렇게 나타납니다.
고객님께서 원하시는 배율까지 최대한 맞춰드리기 위해 렌즈어댑터를 끼워드렸습니다. 개인적으로 고객님께서 좀 더 큰 디스플레이를 사용하시면 좋겠습니다
작은 도전2 : 우리 기판(패널)이 좀 커야 말이죠…
넓은 기판을 보기에 최적이라는 것은 잘 알겠어요. 그런데 세상 일은.. 평균을 넘어서는 일이 많죠. 어떤 고객님께서는 관찰해야할 기판이나 패널이 매우 크다는 말씀을 해주셨습니다.
“우리 기판(패널)이 한 50인치 됩니다”
기본 제공되는 S107스탠드와 GN-01 조명은 사실 책상용. 탁상용입니다. 만일 관찰 영역이 매우 넓다면? 기본 스탠드의 WD작동거리가 짦다면 어떻게 해야할까요?
네 저희에게는 S109라는 훌륭한 대책이 있습니다. 클램프타입으로 탁상 모서리에 거치고정할 수 있는 S109는 아래 사진 처럼 작동합니다. 상하 조정은 다소 어렵습니다만 좌우로 암(팔)을 벌려 최장 60cm의 넓은 범위를 커버할 수 있습니다. 각도 조정도 가능합니다. 아래 사진은 UM08 UM20 현미경과 콜라보레이션 되어 있지만 위 사진처럼 UM20-CSZ1236과 매우 잘 어울립니다. 왜냐하면 수퍼와이드 줌렌즈는 배율을 조정할 때 배율 조정 레버만 조정하면 되기 때문입니다. 기본 4배렌즈는 한 포지션에서 배율조정이 불가하지만 수퍼와이드 줌렌즈는 배율조정레버를 12에서 36mm사이로 돌려서 3배를 확대하는 것이 가능합니다. 그러니 적당한 포지션에 높이를 고정시켜 놓으면 환상적인 오토포커스 기능과 함께 작동하여 매우 넓은 레인지에서 1인이 검사나 조립. 정렬등의 작업을 완수할 수 있습니다.
