렌즈 선택 도구

초점 거리, 센서 및 DORI 어떻게 상호 작용하는가

초점 거리는 렌즈가 무한대에 초점을 맞췄을 때 렌즈의 광학 중심과 이미지 센서 사이의 거리를 밀리미터 단위로 나타낸 것입니다. 초점 거리가 짧을수록 더 넓은 화각을 얻을 수 있고, 초점 거리가 길수록 더 좁은 화각을 얻을 수 있지만, 확대 배율은 더 커집니다. 동일한 렌즈라도 센서 크기에 따라 성능이 달라집니다. 예를 들어 4mm 렌즈를 1/3인치 센서에 사용하면 65°의 광각 HFOV 얻을 수 있지만, 동일한 4mm 렌즈를 2/3인치 센서에 사용하면 95°의 HFOV 얻을 수 있습니다. 따라서 센서를 선택하지 않고 렌즈만 선택하는 것은 의미가 없습니다.

설치자의 실무를 위해, EN 62676-4 DORI 네 가지 임계값은 거리와 센서가 고정되면 초점 거리 권장 사항과 명확하게 대응됩니다. 1/2.8인치 4MP 카메라(2026년 기준 일반적인 CCTV 구성)의 경우, 일반적인 규칙은 다음과 같습니다. 5m 이내 영역의 감지 등급 범위는 2.8mm, 5~10m의 관찰 등급 범위는 4mm, 10~15m의 인식 등급 범위는 6mm, 15~20m의 인식 또는 8~10m의 식별 등급 범위는 8mm, 12~18m의 식별 등급 범위는 12mm, 20m 이상 식별 등급 범위는 16~25mm입니다. 위의 계산기는 입력한 가시거리에 대해 이 매핑의 간소화된 버전을 적용하고, 경사 범위를 통해 설치 높이를 고려합니다.

고정 초점 렌즈는 초점 거리가 고정되어 있는 반면, 가변 초점 렌즈(예: 2.8~12mm)는 카메라 설치 후 현장에서 초점을 조정할 수 있습니다. 고정 초점 렌즈는 일반적으로 가변 초점 렌즈보다 30~50% 저렴하고, 최대 조리개에서 약간 더 선명하며, 고장 발생 가능성이 있는 움직이는 부품이 적습니다. 가변 초점 렌즈는 (a) 설치 거리가 불확실한 경우, (b) 고객이 가구나 선반을 재배치할 가능성이 있는 경우, 또는 (c) 여러 사업장에 동일한 SKU를 배포하고 재고를 표준화하려는 경우에 적합합니다. "자동 초점" 또는 "원격 줌"이라고도 하는 전동식 가변 초점 렌즈는 현장을 다시 방문하지 않고도 VMS에서 초점을 조정할 수 있는 기능을 제공하여 현장 방문 횟수를 한 번만 줄여도 투자 비용을 회수할 수 있습니다.

어안 렌즈(1.0~1.8mm, 주로 M12 마운트)는 이미지를 의도적으로 왜곡하여 180~360°의 반구형 시야각을 구현합니다. 가장자리 부분의 픽셀 밀도가 중심부보다 현저히 낮기 때문에 fish-eye 의 실제 DORI 범위는 시야각보다 훨씬 짧습니다. fish-eye 는 주변 상황 파악, 즉 방 안의 위치를 확인하는 데 유용하며, 식별 작업에는 별도의 망원 카메라와 함께 사용하는 것이 좋습니다. 일반적인 직사각형 렌즈(기존 센서에서 2.8mm 이상)는 직선과 균일한 픽셀 밀도를 유지하는데, 이는 모든 DORI 계산의 전제 조건입니다.

렌즈 품질은 극한 상황에서 가장 중요합니다. 렌즈 데이터시트에 표시되는 표준 MTF(변조 전달 함수) 곡선은 공간 주파수가 증가함에 따라 렌즈가 얼마나 많은 콘트라스트를 유지하는지를 보여줍니다. 고주파수에서 MTF 값이 높을수록 더 선명한 디테일을 얻을 수 있습니다. 유리 렌즈는 MTF, 열 안정성, 장기적인 선명도 면에서 플라스틱 렌즈보다 우수하지만 가격은 3~5배 더 비쌉니다. 화소 밀도가 이미 낮은 2.8~4mm 광각 렌즈의 경우 저렴한 플라스틱 렌즈도 괜찮습니다. 하지만 MTF 곡선 한 줄 한 줄이 중요한 의미를 갖는 12mm 이상의 렌즈에서는 저분산(LD) 렌즈를 사용한 고급 유리 렌즈가 투자 가치를 빠르게 입증해 줍니다.

조리개 값(f/1.6, f/2.0 등)은 초점 거리와 입사 동공 직경의 비율로, 센서에 도달하는 빛의 양을 결정합니다. f/넘버가 낮을수록 더 많은 빛을 모읍니다. f/1.4는 f/2.0보다 두 배, f/2.8보다 네 배 밝습니다. 야간 주차장이나 조명이 부족한 실내 창고와 같은 저조도 환경에서는 조리개 값 하나하나가 중요합니다. f/1.6 렌즈는 f/2.4 렌즈보다 조도가 낮아 카메라의 최소 조도 기준에 미달하는 경우에도 사용 가능한 이미지를 제공합니다. 조리개 값의 차이는 심도와 가장자리 선명도에 영향을 미칩니다. 조리개 값이 클수록 초점 거리가 좁아지고 색수차가 더 많이 발생합니다. 밝은 환경에서 20m 이상의 장거리 피사체 식별에는 f/2.0~f/2.4가 최적입니다. 5~10m 거리의 저조도 dome 설치 환경에서는 f/1.4~f/1.6을 우선적으로 고려해야 합니다.

이 렌즈 선택기를 사용하는 방법

1. 설치 높이를 설정하세요. 카메라의 실제 설치 높이를 목표면 위로 사용하십시오. 천장 설치형 실내 카메라의 경우 목표면은 일반적으로 바닥입니다. 기둥 설치형 실외 카메라의 경우 목표면은 보통 지면에서 1.5m(머리 높이)입니다. 실내 설치 높이는 일반적으로 3m이며, 실외 기둥 설치의 경우 4~6m가 일반적입니다.
2. 목표 거리를 설정하세요. 이는 카메라 바로 아래에서 목표물까지의 수평 거리입니다. 계산기는 장착 높이와 수평 거리를 결합하여 렌즈가 실제로 분해해야 하는 경사 범위를 계산합니다.
3. 권장 렌즈 정보를 확인하세요. 녹색 패널은 일반적인 4MP 1/2.8인치 카메라에서 균형 잡힌 화소 밀도를 달성하는 초점 거리를 보여줍니다. 입찰 초안 및 제안서 작성 시 이 값을 기준으로 활용하십시오.
4. 전체 차트와 비교해 보세요. 렌즈 비교표는 일반적인 초점 거리와 예상 촬영 범위 및 FOV 모두 보여줍니다. 이 표를 활용하여 대안을 평가해 보세요. 예를 들어, 입찰에서 동일한 거리에서 식별 등급의 촬영 범위가 요구되는 경우, 권장 렌즈보다 두 단계 높은 렌즈를 선택하십시오.

예시: 소매점 출입구 안면 인식

번화가에 위치한 한 소매점은 폭 1.8m의 자동문 출입구를 가지고 있으며, 도난 방지 검토를 위해 EN 62676-4 식별 기준(분당 250명)에 맞춰 모든 고객의 얼굴을 촬영하고자 합니다. 선택된 설치 장소는 바닥에서 3m 높이의 기존 천장이며, 카메라는 고객이 입장할 때 카메라 쪽으로 걸어오도록 문 안쪽으로 수평 방향으로 4m 떨어진 곳에 설치될 예정입니다.

카메라에서 1.6m 높이에 있는 얼굴 평면까지의 경사 거리(얼굴이 카메라보다 1.4m 아래에 있다고 가정)는 √(4² + 1.4²) = 4.24m입니다. 이 값을 장착 높이 3m, 목표 거리 4m로 설정한 렌즈 선택기에 입력하면 권장 렌즈는 2.8mm입니다. 하지만 이 권장 사항은 일반적인 용도에 적합한 균형 잡힌 커버리지를 기준으로 보정된 것이므로, 얼굴 식별 등급의 픽셀 밀도를 얻으려면 DORI 계산을 통해 정확한 값을 확인해야 합니다.

4MP 1/2.8인치 센서(수평 픽셀 2560개, 센서 폭 5.4mm)에 2.8mm 렌즈를 사용하면 HFOV 고주파 시야각)는 약 88°, 장면 폭은 4.24m에서 약 8.2m, 픽셀 밀도는 약 312PPM으로, 식별 기준인 250PPM을 충분히 상회합니다. 8.2m의 수평 범위는 1.8m의 출입구 폭보다 훨씬 넓으므로, 단일 카메라로 출입구 양쪽에서 접근하는 고객까지 충분히 촬영할 수 있습니다. 4mm 렌즈를 사용하면 PPM은 478PPM, 범위는 5.7m가 되며, 수평 촬영 범위는 약간 좁아지지만 증거 확보에 더 많은 여유를 가질 수 있습니다.

시스템 통합업체는 입찰용 SKU로 2.8~12mm 전동 가변 초점 카메라를 선택했는데, 그 이유는 (a) 해당 체인점이 출입구 너비와 천장 높이가 다양한 80개 매장을 보유하고 있고, (b) 향후 매장 레이아웃 변경 시 기술자 파견 없이 VMS에서 원격으로 재조정할 수 있기 때문입니다. 고정 초점 2.8mm SKU 대비 총 비용 프리미엄은 약 35%이지만, 5년 서비스 수명 동안 카메라당 현장 방문 횟수 1회 감소로 손익분기점을 넘습니다.

렌즈 선택 시 흔히 저지르는 실수

• 작업 거리가 아닌 최대 촬영 거리에 맞춰 렌즈를 선택하는 것. 25mm 렌즈는 50m까지는 훌륭한 성능을 보여주지만 5m에서는 쓸모가 없습니다. 그보다 가까운 거리는 초점이 맞지 않고, FOV 제대로 담을 수 없습니다. 렌즈는 최악의 상황이 아닌, 평소 촬영 거리에 맞춰 선택해야 합니다. 촬영 거리가 일정하지 않다면 가변 초점 렌즈를 사용하는 것이 좋습니다.
• 광학 줌과 디지털 줌을 혼동하는 경우. 12배 광학 줌은 피사체의 픽셀 밀도를 실제로 높여줍니다. 반면 12배 디지털 줌은 소프트웨어적으로 더 적은 픽셀을 확대할 뿐, 렌즈가 포착하지 못한 세부 정보를 추가할 수는 없습니다. 식별이 필요한 경우에는 항상 광학적 줌 기능이 필수적입니다.
• 저조도 환경에서의 촬영 시 조리개 값(f-stop) 무시. 5룩스에서 4mm f/2.4 렌즈는 4mm f/1.6 렌즈보다 밝기가 절반 정도 낮습니다. 이는 종종 사용 가능한 컬러 이미지와 노이즈가 심한 흑백 IR 전용 이미지 사이의 차이를 의미합니다. 따라서 카메라 단독이 아닌 렌즈와 카메라 조합의 최소 조도 사양을 항상 확인해야 합니다.
• 렌즈 마운트와 센서 포맷이 일치하지 않습니다. 1/3인치 센서용으로 설계된 렌즈를 1/2인치 센서에 사용하면 비네팅 현상이 심하게 발생합니다. 렌즈의 이미지 서클 사양은 항상 센서 크기와 같거나 더 커야 합니다. 1/2인치 이하 센서에는 M12 마운트가, 1/2인치 이상 센서에는 CS 마운트가 주로 사용됩니다.
• 광각 렌즈의 유리 품질에 지나치게 신경 쓰는 것. 2.8mm 광각 렌즈는 이미 픽셀 밀도가 낮아 고급 렌즈를 사용해도 원거리 촬영 시 실질적인 해상도 향상은 미미합니다. 차라리 MTF(기계적 함수 함수)가 실제 촬영 거리로 이어지는 장거리 렌즈에 예산을 투자하는 것이 좋습니다.
• 망원 렌즈 사용 시 기울기 왜곡을 고려하지 않는 것. 25mm 렌즈를 아래쪽으로 급격하게 기울이면 심도가 극적으로 얕아집니다. 프레임 가장자리에 있는 인물은 왜곡되어 보이고, 가장자리에 있는 인물은 형태는 제대로 보이지만 아주 작게 보입니다. 초점 거리가 긴 렌즈는 얕은 기울기 각도가 필요하고, 깊은 기울기 각도를 사용하려면 초점 거리가 짧은 렌즈가 필요합니다.

표준 및 규정 준수 참고 자료

• EN 62676-4:2015 — 영상 감시용 렌즈 사용 지침. 위의 렌즈 권장 사항은 표준 25/63/125/250 PPM 임계값에 맞춰 보정되었습니다. EN 62676-4 계산기 →
• IEC 62676-4:2025 (OODPCVS) — 2025년 업데이트에서는 복도 모드 픽셀 밀도 및 AI 분석 하위 계층이 도입되었습니다. 이는 복도 및 머신 비전 배포용 렌즈를 선택할 때 유용합니다.
• NATO STANAG 4347 / Johnson Criteria — 열 센서의 목표물 도달 주기 측정 지표. DORI 적용되지 않는 장거리 열화상 촬영을 위한 렌즈 선택에 활용됩니다. 존슨 기준 계산기 →
• NDAA Section 889 — 미국 정부의 지정된 제조업체에 대한 조달 제한 조치; 카메라와 렌즈가 하나의 단위로 판매되는 제품에 적용됩니다. NDAA 준수 참고 자료 →
• ISO 12233 — 해상도 및 공간 주파수 응답 측정 방법론. 렌즈 데이터시트에 인용된 MTF 측정값의 기초.

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