‘메가픽셀 렌즈’란 무엇이며, 왜 필요한가?
메가픽셀(Megapixel) 카메라에 필요한 렌즈는 기존 아날로그 카 메라에 필요한 렌즈와 많이 다르다. 이런 고해상도 카메라에는 더 높은 품질의 렌즈가 필요하다. 예를 들어, 메가픽셀 카메라에서 렌즈의 초점면 스폿 크기(spot size)는 센서의 픽셀 크기와 비슷 하거나 작아야 한다. 메가픽셀 카메라 렌즈가 더 많은 고정밀 요 소를 필요로 하기 때문에 아날로그 렌즈보다 더 비싸다.
메가픽셀 카메라를 원하는 사람들은 메가픽셀 렌즈를 사용하 기만 하면 된다고 생각할 수 있지만, 그것은 그렇게 간단하지 않 다. 많은 경우에 필요한 렌즈가 제공되는지 확인하기가 매우 어 렵다. 전통적으로 아날로그 카메라에서 렌즈 지정은 큰 문제가 되 지 않았다. 그래서 많은 설계자들은 메가픽셀 카메라의 경우, ‘렌 즈는 다 같은 렌즈가 아니다’라는 사실을 여전히 인식하지 못하고 있는 형편이다.
메가픽셀 카메라를 통해 설계와 제조 담당자들은 완전히 새로 운 세계에 직면했다. 수백만 픽셀과 1500픽셀 폭의 이미지가 표 준이 된 것이다. 많은 제조업체에서 자사 제품을 ‘메가픽셀렌즈’라고 하지만 실제 ‘메가픽셀’이라는 형용사가 무엇을 의미하는지 모르는 경우도 많다. ‘메가픽셀’ 렌즈가 130만 메가픽셀 카메라 또는 300만 메가픽셀 카메라에 사용되는지 아니면 모든 메가픽 셀 카메라에 사용되는지가 불분명하다.
<그림1>과 <그림2>를 보면, 메가픽셀 카메라의 수준에 따라 서 로 다른 렌즈가 필요하다는 것을 알 수 있게 된다. 수준이 높은 메 가픽셀 카메라는 더 작은 픽셀로 구성되어 고성능을 제공하기 위 해 더 정밀한 요소가 필요하다.
렌즈 품질의 결정
그렇다면 필요한 렌즈의 품질을 결정하는 데 무엇이 도움 이 될까? ‘밀리미터당 라인 쌍(이하 LP/MM, line pair per millimeter)’은 렌즈의 해상도 속성을 제공하며 카메라에 적합한 렌즈를 선택하는 데 사용할 수 있다. LP/MM은 렌즈의 해상도를 나타내는 인접 픽셀 쌍의 최소 너비를 결정한다.
예를 들어 표준 아날로그 카메라는 약 30LP/MM의 렌즈가 필요하지만, 메가픽셀 렌즈는 60LP/MM에서 최대 200LP/MM의 사양이 필요하다. 즉 해상도가 133LP/MM인 1/3인치 1.3MP 카 메라의 해상도가 60LP/MM인 렌즈는 카메라의 전체 해상도를 활용하지 않는다. 그 이유는 렌즈가 60LP/MM만 분해하는 반면, 카메라는 전체 메가픽셀 분해능을 위해 133LP/MM이 필요하기 때문이다.
위의 예에서 폭이 1픽셀인 기둥과 같은 물체는 더 낮은 렌즈 해상 도로 인해 보이지 않는다. 즉 렌즈와 카메라로 폭이 3픽셀 미만인 물체는 보이지 않는다. 그 결과 카메라의 추가 픽셀이 낭비된다. 또한 많은 렌즈는 가장자리가 아닌 렌즈 중앙에 LP/MM을 기 반으로 메가픽셀이라고 표시되어 있다.
이 차이는 사용자에게 중 요할 수 있다. 메가픽셀 렌즈의 중앙에는 60LP/MM이 있지만 가 장자리에는 30LP/MM만 있는 것은 드문 일이 아니다. 이것은 소 위 메가픽셀 렌즈의 가장자리에서 해상도가 절반 가격의 표준 아 날로그 카메라 렌즈의 해상도보다 좋지 않다는 것을 의미한다. 픽셀의 크기는 메가픽셀 카메라에 따라 다르므로 특정 카메라에 어떤 렌즈가 가장 적합한지 영향을 미친다. LP/MM ‘필수’ 해 상도는 카메라 픽셀 크기를 기반으로 카메라에 대해 계산할 수도 있다.
카메라 픽셀의 물리적 너비는 이미지 센서 크기와 이미저에 맞 는 픽셀 수에 따라 달라진다. 다시 말해 동일한 총 픽셀 수를 가진 두 개의 다른 크기 센서를 가질 수 있지만 렌즈에 필요한 해상도는 다르다. 이것은 LP/MM이 센서의 픽셀 크기에만 상대적임을 의미 한다.
120LP/MM이 있는 렌즈는 1/2인치 이미저를 사용하는 130 만 화소 카메라에 적합하지만 1/3인치 이미저를 사용하는 200만 화소 카메라에는 픽셀 크기가 훨씬 작기 때문에 그다지 좋지 않다. 이상적으로는 렌즈 해상도가 카메라 해상도보다 커야 한다.
넓은 영역 커버
두말할 것 없이 일반 매장을 감시하는 일반 아날로그 카메라 렌즈 와 쇼핑몰 주차장을 감시하는 130만 화소, 교도소에서 감시하는 300만 화소 렌즈는 큰 차이가 있다. 번호판 인식, 얼굴 인식 및 식 별과 같은 애플리케이션은 메가픽셀 카메라에 매우 일반적으로 사용되지만 필요한 이미지 해상도와 세부 사항 측면에서 매우 까 다롭다.
넓은 영역을 커버하는 것도 메가픽셀 카메라의 주요 용도이다. 메가픽셀 카메라는 동일한 해상도에서 여러 대의 카메라를 대신할 수 있어서 카메라, 녹화 장비, 설치 및 유지 관리 비용을 절약 할 수 있다.
이러한 애플리케이션에서 메가픽셀 카메라는 가장자리를 포함 하여 이미지의 모든 부분에서 이미지 확대를 활성화해야 한다. 직 선 렌즈와 같이 어안 왜곡이 없는 초광각 렌즈를 사용하면 배럴 왜곡이 있는 렌즈보다 이미지 가장자리에서 더 나은 해상도를 제 공한다.
또한 이미지의 세부 사항도 시야에 따라 결정된다는 점을 기억 해야 한다. 카메라로 볼 수 있는 물체의 너비와 물체의 세부사항 사이에서 절충을 해야 한다. 보다 더 넓은 시야는 카메라의 픽셀 을 더 큰 각도로 퍼뜨리므로 개체의 피트당 픽셀이 영향을 받는 다.
예를 들어 90도 시야에 걸쳐 1280픽셀의 센서가 있는 1.3MP 카메라는 50피트 떨어진 물체 거리에서 피트당 약 13픽셀을 갖는다. 그러나 시야의 절반에서는 개체 해상도가 두 배, 즉 피트당 약 26픽셀이 된다.
LP/MM 계산
주어진 카메라에 필요한 LP/MM을 계산하려면, 센서의 너비 또 는 높이(픽셀)를 센서의 물리적 너비 또는 높이(밀리미터)로 나 눈 다음 이 숫자를 2로 나눈다. LP/MM는 2개의 인접한 픽셀(라 인 쌍)에 대해 정의하므로 2로 나누는 것이 필요하다.
센서의 너비 (픽셀 수) / 센서의 너비 (mm) / 2 = LP/MM 과거에는 LP/MM 렌즈 등급이 일반적으로 렌즈 제조업체에서 제공되지 않았지만 메가픽셀 기술이 채택되면서 점점 더 일반화되 고 있으며 오늘날 렌즈를 지정하는 데 유용할 수 있다. 그러나 많 은 제조업체는 메가픽셀 사양(예: 1.3 또는 3MP) 및 표준 센서 크기 (예: 1/2 또는 1/3인치)에 대해 단순화된 렌즈 등급을 사용한다.
아날로그 카메라를 구입할 때 어둠, 눈부심, 비 및 기타 요인에 대해 걱정했지만 렌즈에 대해서는 거의 생각해 본 적이 없다. 오 늘날의 고해상도에서 메가픽셀 카메라 렌즈는 각 메가픽셀 카메 라에 지정해야 하는 가장 중요한 액세서리일 수 있다. 결국 렌즈 가 카메라의 해상도를 뒷받침해주지 못한다면, 카메라에 대한 투 자를 낭비한 것이나 마찬가지이다.
