비전 시스템의 측정이 부정확할 때 카메라를 먼저 의심하기 쉽습니다. 그러나 우리의 경험상 병목은 대부분 렌즈에 있습니다. 센서는 렌즈가 맺은 상을 기록할 뿐이며, 측정값의 신뢰성은 렌즈의 세 가지 성질이 결정하기 때문입니다.
1 — 왜곡이 기하 오차의 하한을 정합니다
왜곡(distortion)은 기하학적 오차입니다. 직선을 곡선으로 결상합니다. 100mm 시야에서 ±0.1% TV 왜곡을 명시한 렌즈는 캘리브레이션 전에 시야 가장자리에서 0.1% × 50mm = 50µm의 오차를 가집니다. 캘리브레이션은 보정점을 놓은 위치에서만 잔차를 줄이며, 점 사이의 국소 왜곡은 그대로 오차로 남습니다.
경험칙: 유지해야 할 공차에 맞춰 왜곡 등급을 고르십시오. 유무 검사는 ±3% FA 렌즈로 충분하고, 치수 검사는 ±0.1%, 계측용은 0.05% 이하 또는 텔레센트릭급 설계가 적합합니다.
2 — 렌즈 MTF는 나이퀴스트 주파수를 넘어야 합니다
5µm 픽셀 센서의 나이퀴스트 한계는 100 lp/mm입니다. 렌즈가 나이퀴스트에서 30% MTF를 내면 1픽셀 특징이 살아남고, 0%면 사라집니다. 카메라가 "5마이크론 픽셀"을 갖고 있어도 마찬가지입니다. 요청할 것은 사용 나이퀴스트 주파수, 실제 측정 위치(가장자리), 사용 조리개에서의 MTF입니다. 저희 데이터시트가 바로 이 형식으로 기재되어 있습니다.
3 — 상대 조도가 노이즈 플로어를 결정합니다
상대 조도(RI)는 주변이 중심보다 몇 % 어두운지를 뜻합니다. RI가 낮으면 카메라 게인을 올리게 되고, 결함 임계값이 가장 타이트한 주변부에서 노이즈가 커집니다. 계측 용도에서는 절대값보다 개체 간 일관성이 중요합니다. 로트 교체 시마다 임계값을 다시 맞추는 일을 없애기 위함입니다.
4 — 조리개: 피사계심도와 회절의 균형
조리개를 조이면 피사계심도는 깊어지지만 회절로 해상력을 잃습니다. 녹색광의 회절 한계는 F5.6에서 약 320 lp/mm, F8에서 약 230 lp/mm입니다. 계측 스테이션에서는 보통 F4–F5.6과 작동거리를 일정하게 유지하는 고정구를 권장합니다.
현재 스테이션 60초 감사
- 픽셀 피치로 나이퀴스트를 계산하고, 시야 가장자리에서 렌즈 MTF를 확인합니다.
- 데이터시트의 TV 왜곡을 자사 시야에서 µm로 환산해 공차 ÷ 5와 비교합니다.
- 상대 조도를 확인합니다. 계측은 약 70% 이상, 또는 임계값 마진을 검증합니다.
- 작동거리 범위가 마진을 포함해 기구 공간을 커버하는지 확인합니다.
관련 글: MTF·해상력·왜곡 데이터시트 읽는 법. 왜곡/MTF 조건으로 모델을 좁히려면 FA 고정초점 시리즈와 렌즈 셀렉터를 이용하십시오.
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