FOV와 DOF, 머신비전에서 꼭 알아야할 두가지 광학 용어

머신비전 시스템이나 산업용 카메라를 다룰 떄 자주 접하게 되는 대표적인 광학 용어가 있습니다. 바로 FOV(Field of View, 시야각)와 DOF(Depth of Field, 피사계 심도)입니다. 

FOV(Field of View, 시야각) : 카메라가 한 번에 촬영할 수 있는 화면의 실제 면적
DOF(Depth of View, 피사계 심도) : 이미지 내에서 선명하게 초점이 맞는 깊이 범위 

렌즈 선택은 물론, 카메라 위치 설정과 조명 설계에까지 영향을 미치는! 
FOV와 DOF에 대해 화인스텍 블로그를 통해 알아보세요! 

머신비전 시스템이나 산업용 카메라를 다룰 때 자주 접하게 되는 대표적인 광학 용어가 있습니다. 바로 FOV(Field of View, 시야각)와 DOF(Depth of Field, 피사계 심도)입니다 FOV와 DOF는 각각 카메라가 한 번에 촬영할 수 있는 면적, 그리고 촬영된 이미지에서 선명하게 초점이 맞는 깊이 범위를 의미합니다.렌즈 선택, 작업 거리 설정, 검사 범위 결정 등 다양한 설계 요소에서 중요한 기준이 되기 때문에,개념을 정확히 이해하는 것이 매우 중요합니다.이번 글에서는머신비전 분야에서 대표적인 광학용어인 FOV(Field of View)와 DOF(Depth of Field)에 대해알려드리겠습니다.FOV(Field of View)란FOV(Field of View, 시야각)는 머신비전 시스템에서 카메라가 한 번에 촬영할 수 있는 실제 면적을 의미합니다.쉽게 말해, 렌즈를 통해 촬영했을 때 이미지로 담기는 실제 물체의 면적이기 때문에,센서의 크기와 렌즈 배율에 따라 FOV는 달라집니다.?예를 들어, 컨베이어벨트 위에서 제품을 검사하는 시스템이 있다면,한 프레임 안에 몇 개의 제품을 담을 수 있는지가 바로 FOV에 해당됩니다.이 범위는 검사 효율, 카메라 설치 위치, 조명 범위 설정 등 다양한 요소에 직접적인 영향을 미치기 때문에 매우 중요합니다.| FOV(Field of View)의 주요 구성 요소렌즈의 초점 거리 (Focal Length) : 초점 거리가 짧을수록 넓은 FOV를 제공하며, 반대로 초점 거리가 길어질수록 좁은 FOV카메라 센서의 크기(Sensor Size) :? 동일한 렌즈를 사용하더라도, 센서가 클수록 더 넓은 영역 촬영 가능작업 거리 (Working Distance) : 렌즈와 피사체 간의 거리로, 거리가 멀어질수록 더 넓은 FOV 확보 가능| FOV(Field of View)의 공식FOV = (Sensor Size × Working Distance) ÷ Focal Length* FOV(Field of View) = 4.8 x 1500 / 50 = 144mm* 근사식에 대한 계산이렇게 FOV(Field of View, 시야각)는 머신비전 시스템에서한 화면에 몇 개의 제품을 담을 수 있는지를 결정하는 검사 범위에 직접적인 영향을 미칩니다.또한 해상도와 픽셀당 크기(pixels per mm)를 좌우하여 검사 정밀도에 영향을 주며,적절한 렌즈 선택과 조명 범위 설계의 기준이 되기 때문에 매우 중요한 요소입니다.DOF(Depth of Field)란DOF(Depth of Field, 피사심계도)는 초점이 맞는 범위, 즉 이미지에서 선명하게 보이는 앞뒤 깊이를 의미합니다.쉽게 말해, 이미지에서 얼마나 깊은 범위까지 또렷하게 보이느냐를 결정짓는 요소입니다.산업용 검사 환경에서는 제품이 평평하지 않거나 높이 차이가 있는 경우가 많습니다.이때 DOF(Depth of Field)가 너무 얕으면, 피사체의 일부는 초점이 맞지만 나머지는 흐릿하게 촬영되어 검사 정확도가 떨어질 수 있습니다.예를 들어, PCB 위의 부품 높낮이가 다를 경우,DOF(Depth of Field)가 좁으면 특정 부품만 선명하게 보이고 나머지는 흐려져 불량을 정확히 검출하기 어렵습니다.| DOF(Depth of Field)에 영향을 주는 요소조리개( f-number) : 조리개를 좁힐수록(=f 값이 커질수록) DOF는 증가하여 더 넓은 범위에 초점이 맞지만, 지나치게 좁힐시에는 광량 부족이나 회절 현상으로 이미지 저하 발생 가능.* 회절 현상 : 빛이 아주 좁은 틈이나 렌즈의 가장자리를 지날 때, 직진하지 않고 퍼지면서 흐려지는 현상렌즈의 초점 거리 : 초점 거리가 짧을수록 DOF는 증가작업 거리 : 피사체와 렌즈 사이의 거리가 멀수록 DOF가 증가물체의 크기와 위치 : 크기가 큰 피사체일수록 깊은 DOF가 필요| DOF(Depth of Field)의 공식DOF = 2×N×c×(m+1) / m² 이 그림은 사진에서 'DOF(피사계 심도)'의 차이를 보여줍니다. 왼쪽(F1.8)은 앞의 장난감만 선명하고 뒤는 흐릿해서 집중을 강조합니다. 오른쪽(F8)은 앞뒤 모두 선명해서 전체 상황을 똑같이 보여줍니다. 머신비전 시스템을 설계할 때 DOF(Depth of Field)는 검사 대상에 높이 차이가 있을 경우에 모든 영역을 선명하게 촬영할 수 있도록하기 위해 매우 중요한 요소입니다. DOF가 충분하지 않으면 피사체의 일부만 초점이 맞아 검사 누락이나 오류가 발생할 수 있으므로, 조리개 값을 조절하거나 적절한 렌즈를 선택해 DOF를 확보해야 합니다. 또한, 필요에 따라 광학적으로 DOF를 늘릴 수 있는 특수 렌즈나 자동 초점 기능을 활용하여 검사 정확를 높일 수 있습니다. FOV(Field of View)와 DOF(Depth of Field)는 렌즈 선택은 물론, 카메라 위치 설정과 조명 설계에까지 영향을 미치는 머신비전 시스템의 핵심 요소입니다. 렌즈나 카메라를 선택할 때 단순히 스펙만 보고 결정하기보다는, 실제 현장 조건과 검사 대상에 최적화된 FOV와 DOF를 얼마나 확보할 수 있는지를 우선적으로 따져봐야 합니다. 머신비전 시스템의 성능은 이러한 광학 요소를 얼마나 정밀하게 설계하느냐에 따라 달라지기 때문입니다. 렌즈, 카메라, 설치 위치, 조명 조건까지 ! 실제 환경에 꼭 맞는 광학 설계를 고민하고 계시다면 화인스텍에 문의해 주세요.