렌즈 분해능(Lens Resolution) 광학 분해능 계산하는 방법, 계산식
- 머신비전 정보
- 2019. 6. 14.
머신비전 관련 회사에서 근무하신다면 꼭 알아야 하는 렌즈 분해능(Lens Resolution, 광학분해능) 계산하는 방법에 대해 소개해 드리도록 하겠습니다.
에 대해 아래에서 더 자세히 알아보도록 하겠습니다.
렌즈 분해능(광학 분해능)이란?
아주 투명한 제질로 만든 투명한 물체라면 빛을 그대로 투과시키겠지만 실제 그런 물질은 없죠.
렌즈를 통과하면 어떠한 물체든 실제와 같이 볼 수 없으면, 분해능은 떨어집니다. 회절 한계 현상이 해상도를 감소시키기 때문인데요. 이때 렌즈에 보이는 가장 작은 점광을 에어리어 디스크라고 합니다.
이 점광의 반경 r을 렌즈 분해능(Lens Resolution, 렌즈 해상도)이라고 보실 수 있습니다.
r 은 빛의 파장과 개구수(NA)에 의해 결정됩니다.
렌즈 분해능 r = 0.61 x 빛의 파장(nm) / NA
빛의 파장은 아래 이미지 보시면 이해가 빠르실 거예요.
대부분 머신 비전 렌즈 사양서의 분해능은 녹색(550nm) 기준으로 작성이 됩니다. 가시광의 중간이기 때문입니다.
공식에 대입해 보시면 아시겠지만 파장이 길수록(red) 분해능은 떨어지고 파장이 짧을수록(blue) 분해능이 높아집니다.
사용하시는 조명의 파장이 있으시면 거기에 맞춰서 계산해보시면 좋겠습니다.
실제 렌즈로 계산 해보기
위 렌즈를 기준으로 계산해 볼 텐데
빛의 파장은 550nm -> 0.55um로 변환해서 계산하시면 됩니다.
렌즈 분해능
0.61 x 0.550 / 0.020 = 16.775um
위 렌즈는 16.775um의 분해능을 보여줍니다.
누군가 VS-TCM03-150의 렌즈 분해능을 물어본다면
"VS-TCM03-150의 렌즈 분해능은 16.775um입니다."
라고 이야기하시면 됩니다.
3.45um 센서에 0.3배율인 위 렌즈를 끼웠을 때 카메라 분해능은 얼마일까?
카메라 분해능
셀 사이즈 / 렌즈 배율 = 분해능
3.45um / 0.3x = 11.5um
계산하면 위와 같이 분해능이 나오는데 렌즈가 센서 분해능보다 더 떨어집니다.
실제 계산치보다 더 초점이 안맞아 보일 수 있다는 이야기 입니다.
하지만. 이것은 잘못된 것이 아닙니다.
거의 모든 렌즈가 센서 분해능을 따라가지 못하기 때문입니다. 따라가기 위해서는 렌즈가 엄청 크고 밝은 렌즈여야 하는데 머신비전 장비에 넣기에는 부담이 있죠. 가격도 비싸지기 때문입니다.
위에 임의로 선정한 렌즈가 성능이 좋아 보입니다. 하지만 저 차이는 육안상 크게 차이나지 않는 수치라고 보셔도 될 것 같습니다.
이로써 우리는 렌즈 분해능(Lens Resolution, 렌즈 해상도)이 사양서에 표기 안 돼 있더라도 다른 렌즈와 렌즈 분해능(Lens Resolution, 렌즈 해상도)을 비교할 수 있습니다.
"하지만"
NA가 클수록 분해능이 좋아지지만 렌즈 경은 커지고 DOF(피사계심도, Depth of Field)가 짧아지는 단점이 있습니다.
무엇을 검사하느냐에 따라 렌즈를 잘 선택하셔야겠습니다.
렌즈 분해능(광학분해능)에 대해 알아봤습니다.