다섯 가지 렌즈 유형 선택 가이드.

📷 Imaging Resource Guide §7.4

이미징 렌즈
선택 가이드

Fixed Focal Length, Zoom, Macro, Telecentric, 현미경 대물렌즈 — 어떤 렌즈가 내 애플리케이션에 맞을까요? 각 렌즈 유형의 원리·장단점·선택 기준을 한눈에 정리했습니다.

📖 원문: Edmund Optics – Imaging Lens Selection Guide ⏱ 읽는 시간: 약 7분

렌즈 유형별 상세 보기 — 카드를 클릭하세요

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Variable Magnification

Fixed Focal Length Lens
(고정 초점 거리 렌즈)

고정된 시야각(AFOV)과 우수한 해상도. 가장 범용적인 머신비전 렌즈로 광범위한 애플리케이션에 적합합니다.

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Variable Magnification

Zoom Lens
(가변 초점 거리 렌즈)

초점 거리와 시야(FOV)를 자유롭게 변경 가능. 유연성이 중요하고 고해상도가 덜 요구되는 환경에 적합합니다.

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Variable Magnification

Macro Lens
(접사 렌즈)

배율 1X 이상, 짧은 작동 거리. 피사체와 센서 크기가 동일하거나 더 클 때 사용하는 근접 촬영 전용 렌즈입니다.

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Fixed Magnification

Telecentric Lens
(텔레센트릭 렌즈)

정밀 측정 전용. 원근 왜곡 없이 피사체를 측정할 수 있는 고도의 전문화된 고정 배율 렌즈입니다.

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Fixed Magnification

Microscope Objective
(현미경 대물렌즈)

초소형 피사체의 고배율 이미징 전용. 단일 작동 거리에서만 동작하며 배럴에 광학 사양이 명시됩니다. 고배율이 필요한 생명과학·반도체 검사에 활용됩니다.

렌즈 유형 한눈에 비교

렌즈 종류	해상도	유연성	측정 정밀도	비용	주요 용도
Fixed Focal Length	높음	중간	중간	중간	범용 머신비전
Zoom	중간	높음	낮음	중간~높음	다품종 검사
Macro	높음	낮음	중간	중간	근접 촬영
Telecentric	매우 높음	낮음	매우 높음	높음	정밀 치수 측정
Microscope Obj.	매우 높음	낮음	중간	중간~높음	초소형 고배율

렌즈 성능 레이더 차트

원문 출처: Edmund Optics — 이미징 렌즈 선택 가이드 (Imaging Resource Guide §7.4)

Variable Magnification

Fixed Focal Length Lens

고정 초점 거리 렌즈 (Prime Lens)

원리 & 특징

Fixed focal length lens는 고정된 각도 시야(AFOV)를 가지도록 설계된 렌즈입니다. 서로 다른 작동 거리에서 초점을 맞출 수 있으며, 이때 렌즈 요소들 사이의 상대적 간격은 변하지 않고 개별 렌즈 요소들이 움직이면서 초점을 조정합니다. 이미지 면과 마지막 렌즈 요소 사이의 거리만 크게 달라집니다.

▲ 그림 1: 두 개의 서로 다른 작동 거리에서 초점이 맞춰진 75mm Double Gauss-type 렌즈. 렌즈 요소 사이 간격은 불변.

핵심 포인트

✅ 추천 상황: 광범위한 머신비전 애플리케이션, 높은 해상도가 필요한 경우, 이미징 중 FOV 변경이 필요 없는 경우

⚠️ 주의: 일부 렌즈의 "Floating Element Focus"는 포커싱 시 렌즈 요소 간 간격이 변해 초점 거리가 소폭 달라질 수 있으나, 시스템 분류에 영향을 줄 만큼 크지는 않습니다.

주요 사양

시야각 (AFOV)고정

해상도높음

유연성중간 (WD 변경 가능)

별칭Prime Lens (사진 용어)

Variable Magnification

Zoom Lens

가변 초점 거리 렌즈

원리 & 특징

Zoom lens는 초점 거리와 시야(FOV)를 자유롭게 변경할 수 있도록 설계된 렌즈입니다. 작동 거리가 변경되지 않아도 이미지 평면과의 상대적 간격과 거리가 모두 변경됩니다. 정밀한 기계적 움직임이 필요해 구성이 복잡하며, 이에 따라 비용이 증가합니다.

▲ 그림 2: 다양한 광학 배율에서의 zoom lens — 작동 거리 고정 상태에서 렌즈 내부 배치가 변경됨.

줌 비율 계산법

줌 비율 = 최장 초점 거리 ÷ 최단 초점 거리
예: 8mm ~ 48mm → 48 ÷ 8 = 6X (6:1)

핵심 포인트

✅ 추천 상황: 높은 유연성이 필요한 다품종 검사, 이미징 중 FOV를 자주 변경해야 하는 환경

⚠️ 주의: 같은 가격대의 Fixed Focal Length 렌즈보다 해상도가 낮습니다. 줌 시 f/#와 노출이 변할 수 있습니다. 단순히 FOV를 바꾸기 위해서라면 Fixed Focal Length가 더 나은 선택입니다.

📌 Varifocal vs Zoom: 초점 거리 변경 시 초점이 벗어나면 Zoom이 아닌 Varifocal lens입니다.

주요 사양

FOV가변 (줌 비율에 따라)

해상도중간 (Fixed보다 낮음)

f/# 변화배율에 따라 변경 가능

빠른 변경Stepper motor 필요

Variable Magnification

Macro Lens

접사 렌즈 — 고배율 근접 촬영

원리 & 특징

Macro lens는 배율이 약 1X 이상(센서 크기 ≥ 피사체 크기)이면서 작동 거리가 상대적으로 짧은 경우 Fixed Focal Length Lens의 일부로 분류됩니다. 높은 배율 특성상 배럴에 표기된 f/# 보다 실제 작동 f/#이 약 2배가 됩니다.

▲ 그림 3: 50mm Fixed FL 렌즈 + 약 70mm 익스텐션 → 33mm 작동 거리에서 1.25X 배율 달성.

Macro 렌즈 만드는 법

일반 Fixed Focal Length 렌즈에 스페이서(Extension Tube)를 추가하거나, 렌즈를 역방향으로 장착(리버스 마운트)하면 Macro 렌즈로 활용할 수 있습니다.

주요 사양

배율≥ 1X

작동 거리매우 짧음

실제 작동 f/#표기값의 약 2배

활용부품 근접 검사, 미세 패턴

Fixed Magnification

Telecentric Lens

텔레센트릭 렌즈 — 정밀 측정 전용

원리 & 특징

Telecentric lens는 정밀 치수 측정이 요구되는 상황에서 사용해야 하는 고도로 전문화된 고정 배율 렌즈입니다. 일반 렌즈와 달리 작동 거리가 변해도 배율이 일정하게 유지되어 원근 왜곡 없이 측정이 가능합니다. 강력하고 다양한 광학적 성능을 갖추고 있으며, 자세한 작동 원리는 "Telecentricity의 이점" 편에서 다룹니다.

핵심 포인트

✅ 추천 상황: 정밀 치수 측정, 원근 오차를 허용하지 않는 검사, 깊이가 다른 피사체의 정확한 측정

⚠️ 주의: Fixed Focal Length 렌즈보다 선택이 복잡합니다. 자세한 선택 방법은 "Fixed Magnification Lens 선택 방법" 편을 참조하세요.

일반 렌즈 vs 텔레센트릭 렌즈

주요 사양

배율고정 (WD 변화 무관)

측정 정밀도매우 높음

원근 왜곡없음

비용높음

Fixed Magnification

Microscope Objective

현미경 대물렌즈 — 초소형 고배율 이미징

원리 & 특징

현미경 대물렌즈는 크기가 매우 작은 피사체를 이미징할 때 사용하며, 일반적으로 1X 이상의 배율을 가지는 고정 배율 광학 부품입니다. 단일 작동 거리에서만 정확하게 작동하며, 다른 이미징 렌즈에 비해 크기가 작습니다. 배럴에는 배율, NA, 커버글래스 두께, 튜브렌즈 초점거리 등의 광학 사양이 명시되어 있습니다.

▲ 그림 4: 20X / NA 0.42 / 0mm 커버글래스 / 200mm 튜브렌즈용 Infinity Corrected 대물렌즈 예시.

배럴 표기 읽는 법

20X — 광학 배율
0.42 NA — 개구수 (해상도·밝기 결정)
∞/0 — Infinity corrected / 커버글래스 0mm
160mm — 튜브렌즈 초점거리

핵심 포인트

✅ 추천 상황: 고배율 이미지가 필요한 경우, 최소 작동 거리를 엄격하게 제한하지 않는 경우, 반도체·생명과학·미세 부품 검사

⚠️ 주의: 단일 작동 거리에서만 동작합니다. 작동 거리가 변경되면 초점이 맞지 않습니다.

주요 사양

배율> 1X (고정)

작동 거리고정 (단일)

크기타 렌즈 대비 소형

NA 표기배럴에 명시