센서 크기는 산업용 카메라 또는 이미지 센서에서 광 신호를 수신하는 감지 영역의 대각선 길이를 나타내며, 일반적으로 인치로 표시됩니다. 그러나 여기서 인치는 일반적인 정의인 1인치(25.4mm)가 아니라, 초기 카메라 튜브의 크기(약 16mm)를 나타내는 역사적인 표준입니다.

센서 크기 표현

센서 크기 표시는 특정 표준화를 따르며, 1인치가 16mm라는 비율에 엄격하게 기반하지 않을 수 있습니다. 직사각형 센서에 사용되는 일반적인 축척으로는 1:2, 3:2, 16:9 등이 있습니다. 정확한 센서 크기를 구하려면 해상도에 픽셀 크기를 곱하면 됩니다. 다음은 몇 가지 일반적인 센서 크기입니다.

1인치 — 센서 크기: 12.7mm(가로) × 9.6mm(세로), 대각선 16mm

2/3인치 — 센서 크기: 8.8mm(가로) × 6.6mm(세로), 대각선 11mm

1/2인치 — 센서 크기: 6.4mm(가로) × 4.8mm(세로), 대각선 8mm

1/4인치 — 센서 크기: 3.2mm(가로) × 2.4mm(세로), 대각선 4mm

센서 크기 계산

센서 크기는 피타고라스 정리를 이용하여 센서의 긴 변과 짧은 변의 길이로 계산할 수 있습니다. 센서의 긴 변과 짧은 변은 다음과 같이 픽셀 크기와 해상도를 이용하여 계산합니다.

센서 긴 변 (mm) = (센서 긴 변의 픽셀 수 × 픽셀 크기 (μm)) ÷ 1000 마찬가지로 짧은 변의 길이도 계산할 수 있으며, 긴 변과 짧은 변의 길이를 이용하여 대각선 크기를 구할 수 있습니다.

센서 크기의 중요성

머신 비전에서 산업용 카메라는 매우 중요한 구성 요소이며, 이미지 센서는 그중에서도 가장 핵심적인 요소입니다. 센서의 크기는 이미지 품질에 직접적인 영향을 미칩니다. 일반적으로 이미지 품질은 픽셀 크기에 비례합니다. 즉, 물리적 크기가 동일한 이미지 센서의 경우 해상도가 높을수록 픽셀 크기가 작아져 이미지 품질이 저하됩니다. 예를 들어, 산업용 1/2.3인치 CMOS 센서는 보통 5MP 해상도를 가지는 반면, 일반 소비자용 1/2.3인치 CMOS 센서는 16MP 또는 그 이상의 해상도를 가질 수 있습니다. 따라서 산업용 카메라의 이미지 품질이 일반 소비자용 카메라보다 우수한 경우가 많습니다. 또한, 동일한 해상도를 가진 카메라에서 센서 면적이 클수록 단위 픽셀의 면적도 커져 이미지 품질이 향상됩니다. 동일한 5MP 카메라의 경우, 2/3인치 센서의 이미지 품질이 1/2인치 센서보다 우수합니다.

렌즈의 센서 크기

렌즈 센서 크기는 렌즈가 지원하도록 설계된 최대 센서 크기를 의미합니다. 카메라 센서 크기가 렌즈가 지원하는 크기를 초과하면 이미지에 그림자나 어두운 모서리가 생기는데, 이는 카메라 센서의 가장자리가 빛을 받지 못한다는 것을 의미합니다. 반대로 렌즈 센서 크기가 너무 크면 렌즈 성능이 저하될 수 있습니다. 렌즈가 원형이라고 가정하면 렌즈 센서 크기는 렌즈 직경으로 간주됩니다. 렌즈 센서 면적은 π * (센서 크기)² / 4로 계산되며, 단위는 mm²입니다.

산업용 카메라와 렌즈의 센서 크기 일치

카메라와 렌즈 모두 이미지 센서 자체의 크기처럼 호환되는 센서 크기가 명시되어 있습니다. 산업용 렌즈는 또한 렌즈의 이미징 크기라고 하는 최대 지원 크기가 있습니다. 일반적으로 렌즈의 이미징 크기는 카메라 센서 크기와 같거나 커야 합니다. 더 작은 렌즈(예: 1/2인치 센서만 지원하는 렌즈)를 더 큰 센서 카메라(예: 2/3인치 칩)와 함께 사용하면 시야 가장자리에 터널 현상이 발생하여 검은색 테두리가 생깁니다. 광원의 밝기나 렌즈 조리개 크기에 관계없이 검은색 영역은 촬영할 수 없습니다. 촬영 가능한 영역은 터널처럼 안쪽의 원형 영역뿐입니다.

렌즈 및 카메라 센서 크기 선택

렌즈의 센서 크기가 카메라 센서 크기에 비해 작을수록 터널 현상이 더욱 두드러집니다. 일부 제조사의 렌즈는 명목상 최대 지원 칩 크기가 한 단계 더 큰 센서를 지원할 수 있습니다. 하지만 더 큰 센서의 가장자리 부분에는 이미지가 표시될 수 있지만, 이미지 품질과 중앙부 화질이 크게 저하될 수 있습니다. 따라서 가장자리 부분의 고품질 이미지가 필요하지 않고 중앙부 화질에 중점을 두는 프로젝트가 아니라면 이러한 구성은 일반적으로 권장되지 않습니다. 이러한 경우에는 가장자리 부분의 이미지 품질이 정상적이고 전체적인 이미지 품질에 영향을 미치지 않는다면 저가형 렌즈를 사용하는 것이 비용 효율적인 선택일 수 있습니다.