렌즈초점거리 계산법 정리

MACHINE VISION LENS GUIDE

머신비전 렌즈 선택, 이 공식 하나면 끝

FOV에 맞는 렌즈 초점거리 선택 방법을 아주 쉽게 정리했습니다. 머신비전 실무에서 가장 많이 쓰는 공식과 실제 계산 예제를 함께 설명합니다.

1. 왜 렌즈 초점거리 선택이 중요할까?

머신비전 시스템을 설계할 때 가장 자주 나오는 질문은 이것입니다.

“이 FOV면 렌즈 몇 mm를 써야 하지?”

렌즈를 감으로 선택하면 검사 영역이 안 맞거나, 해상도가 부족하거나, 시스템을 다시 세팅해야 하는 일이 생길 수 있습니다. 그래서 FOV에 맞는 초점거리 계산은 머신비전 설계의 핵심입니다.

2. 렌즈 초점거리(Focal Length)란?

렌즈 초점거리(mm)는 카메라가 얼마나 넓게 또는 좁게 보는지를 결정하는 값입니다.

짧은 초점거리

8mm

넓게 본다 (Wide)

긴 초점거리

50mm

좁게 본다 (Zoom)

초점거리 ↓ → FOV 넓어짐
초점거리 ↑ → FOV 좁아짐

3. 렌즈 선택 핵심 공식

머신비전에서 초점거리 계산은 아래 공식 하나로 정리할 수 있습니다.

Focal Length = (Sensor Size × Working Distance) ÷ FOV

항목	의미
Sensor Size	카메라 센서 크기 (mm)
Working Distance	렌즈와 대상 사이 거리
FOV	카메라가 실제로 봐야 하는 영역

4. 실전 계산 예제

아래 조건으로 실제 초점거리를 계산해보겠습니다.

센서

1"

가로 13.2mm

거리

500mm

Working Distance

목표 FOV

200mm

가로 기준

계산식

(13.2 × 500) ÷ 200 = 33mm

계산 결과: 약 33mm → 실제 선택은 35mm 렌즈

5. 현장에서 빠르게 계산하는 방법

실제 엔지니어는 아래 순서로 빠르게 판단합니다.

STEP 1

검사 영역 결정

예: FOV 200mm

STEP 2

센서 크기 확인

예: 1" = 13.2mm

STEP 3

거리 확인

예: WD 500mm

STEP 4

공식 대입

(13.2 × 500) ÷ 200

6. 초점거리 선택 감각 잡기

공식도 중요하지만, 아래 감각을 익히면 실무 판단이 빨라집니다.

FOV가 크면 → 짧은 렌즈
FOV가 작으면 → 긴 렌즈

FOV	예상 렌즈
500mm	12mm 전후
200mm	25~35mm
50mm	50~75mm

7. 가장 많이 하는 실수

실수 1. 센서 크기를 무시한다
같은 FOV라도 1" 센서와 2/3" 센서는 계산 결과가 달라집니다.

실수 2. Working Distance를 고려하지 않는다
설치 거리(WD)가 바뀌면 필요한 렌즈도 함께 바뀝니다.

실수 3. 계산값을 그대로 찾는다
33mm가 계산되더라도 실제 렌즈는 35mm처럼 표준 규격으로 선택합니다.

8. 실무 꿀팁

• 렌즈는 약간 여유 있게 선택하면 추후 조정이 편합니다.
• 너무 넓게 보는 렌즈는 해상도 손실로 이어질 수 있습니다.
• 실제 적용 전에는 조명, 각도, 설치 공간까지 같이 확인해야 합니다.
• Image Circle이 센서를 덮는지도 반드시 체크해야 합니다.

9. 머신비전 설계 순서 속에서 렌즈 선택의 위치

머신비전 시스템 설계는 보통 아래 순서로 진행됩니다.

1. 검사 대상 크기 확인
2. FOV 결정
3. 렌즈 초점거리 계산
4. 카메라 선택
5. 조명 / 트리거 / 동기화 구성

10. 핵심 요약

✔ 렌즈 초점거리는 FOV를 결정하는 핵심 값입니다.

✔ 공식은 Focal Length = (Sensor Size × Working Distance) ÷ FOV 입니다.

✔ FOV가 크면 짧은 렌즈, FOV가 작으면 긴 렌즈를 선택합니다.

결론: FOV를 먼저 정하고, 그 다음 초점거리를 계산해야 합니다.

마무리

머신비전 렌즈 선택은 감으로 하면 안 됩니다.

검사 대상 크기, FOV, 센서 크기, Working Distance를 기준으로 계산해야 시스템이 정확하게 설계됩니다.

결국 좋은 검사 시스템은 좋은 카메라보다 정확한 설계에서 시작됩니다.

그리고 그 설계의 핵심 중 하나가 바로 렌즈 초점거리 선택입니다.

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