렌즈 주요 용어

렌즈는 주변 환경으로부터 빛을 모아서 카메라 내부의 이미지 센서에 정확하게 초점을 맞춰 선명한 이미지를 형성하도록 합니다. 렌즈의 선택과 설정은 최종 이미지의 품질, 해상도, 시야 범위, 측정 정확도 등에 결정적인 영향을 미칩니다.

렌즈에서 사용되는 용어들은 다음과 같습니다.

• 초점(Focal Point): 렌즈나 거울과 같은 광학 시스템에서 평행하게 입사된 빛이 수렴하거나 발산하는 지점을 의미합니다. 이는 렌즈나 거울의 고유한 광학적 특성에 의해 결정되는 특정한 한 점입니다.
• 초점 거리 (Focal Length): 렌즈 빛을 모으는 정도를 표현합니다. 렌즈의 초점 거리는 렌즈의 광학 중심에서 이 초점(focal point)까지의 거리를 나타냅니다. 초점 거리는 카메라가 볼 수 있는 영역의 각도(화각, Angle of View - AoV)와 배율을 결정합니다. 짧은 초점 거리는 넓은 화각(광각)을 제공하고, 긴 초점 거리는 좁은 화각(망원)과 높은 배율을 제공합니다. 검사 대상의 크기, 카메라와의 작업 거리(Working Distance), 그리고 필요한 시야(Field of View - FoV)를 바탕으로 적절한 초점 거리를 계산하여 선택해야 합니다. 보통 8mm, 12mm, 16mm, 25mm, 35mm, 50mm, 75mm 가 많이 사용됩니다.

• 조리개 (Aperture, F-stop): 렌즈 내부에서 빛이 통과하는 구멍의 크기를 조절하는 장치입니다. 조리개 크기는 F값(F-stop)으로 표현되며, F값이 작을수록 조리개 구멍이 커져 더 많은 빛을 통과시키고 이미지가 밝아집니다. 반대로 F값이 클수록 구멍이 작아져 빛의 양이 줄고 이미지가 어두워집니다. 조리개는 이미지 밝기뿐만 아니라 초점이 맞는 깊이 범위(심도, Depth of Field - DoF)에도 영향을 줍니다. 조리개를 조이면(F값을 크게 하면) 심도가 깊어져 초점이 맞는 범위가 넓어지고, 조리개를 열면(F값을 작게 하면) 심도가 얕아집니다.

• 이미지 써클(Image Circle): 렌즈를 통해 들어온 빛이 센서나 필름 평면에 투사되어 형성되는 원형 영역을 말합니다. 센서는 보통 사각형인데, 이 센서가 이미지 서클 내부에 완전히 포함되어야 합니다. 만약 센서가 이미지 서클보다 크면, 모서리가 어두워지는  비네팅(Vignetting) 현상이 생깁니다.

• 렌즈 마운트(Lens Mount): 카메라와 렌즈를 결합하는 표준 규격입니다. 산업용 카메라에서는 C, CS, F, M42, M72 마운트가 널리 사용됩니다. 카메라와 렌즈의 마운트 타입이 일치해야 합니다.

렌즈 종류

• 고정 초점 렌즈 (Fixed Focal Length Lens / Entocentric Lens): 가장 일반적인 유형으로, 초점 거리가 고정되어 있습니다. 다양한 초점 거리 옵션이 제공됩니다. 

• 텔레센트릭 렌즈 (Telecentric Lens): 물체의 거리가 변해도 배율이 거의 변하지 않고, 원근 왜곡(가까운 물체는 크게, 먼 물체는 작게 보이는 현상)을 최소화하는 특수 렌즈입니다. 정밀한 치수 측정이나 게이징 애플리케이션에 매우 유용합니다.

• 매크로 렌즈 (Macro Lens): 매우 가까운 거리에서 높은 배율로 작은 대상을 촬영하기 위해 설계된 렌즈입니다. 0.5배 혹은 1배 이상을 볼 때 사용합니다.

• 자동 초점 / 리퀴드 렌즈 (Autofocus / Liquid Lens): 작업 거리가 변하거나 여러 종류의 제품을 검사해야 할 때 자동으로 초점을 조절할 수 있는 렌즈입니다. 리퀴드 렌즈는 전기 신호로 렌즈 내부 액체의 형태를 변화시켜 기계적 움직임 없이 빠르게 초점을 변경할 수 있으며, 진동과 충격에 강한 장점이 있습니다.

렌즈 사양 예시