드론용 M12 렌즈 고르는 법
드론의 광학 시스템은 지상 기반 시스템과는 다릅니다. 기체에 1그램만 추가해도 비행 시간에서 그만큼이 줄어듭니다. 렌즈가 단단히 고정되어 있지 않으면 회전하는 프로펠러에서 발생하는 진동으로 인해 이미지가 흐려질 수 있습니다. 또한 필요한 시야각(FOV)은 게이트를 통과하며 경주를 하는지, 아니면 건설 현장을 측량하는지에 따라 완전히 달라집니다. 다음은 이러한 장단점을 신중하게 고려하는 방법입니다.
무게 제한
소형 쿼드콥터의 경우, 탑재 중량은 비행 시간과 기동성에 직접적인 영향을 미칩니다. 5g 렌즈와 2g 렌즈를 비교하면 배터리 소모량에 측정 가능한 차이가 발생합니다. M8 렌즈는 일반적으로 M12 렌즈보다 가볍고, 일부는 총 중량이 1g 미만입니다. CIL829(M8, 2.8mm) 의 무게는 약 0.5g입니다. 마이크로급 기체나 태양광 동력 고정익 항공기의 경우, 이러한 차이가 중요합니다.
대신 광학 성능 면에서는 타협이 필요합니다. M12 렌즈는 사용할 수 있는 유리 소재가 더 많기 때문에 초점 거리 선택의 폭이 넓고, 조리개 값이 더 빠르며, 일반적으로 왜곡도 더 적습니다. 드론이 5~10g 정도의 렌즈 무게를 감당할 수 있다면, M12가 더 큰 유연성을 제공합니다. CIL036(3.3mm, 19달러) 은 무게가 약 2g에 불과해, 이러한 이유로 많은 소비자용 드론 조립에 사용되고 있습니다.
진동 및 충격
프로펠러 진동은 화질의 적입니다. 고주파 진동은 드론이 안정적으로 호버링 중일 때조차 영상을 흐릿하게 만듭니다. 착륙 시 충격이 심하면 제대로 고정되지 않은 렌즈가 어긋날 수 있습니다. 이를 방지하려면 두 가지를 유의해야 합니다. 첫째, M12 나사산에 나사 고정제를 바르고, 둘째, 렌즈 배럴이 충격에 노출될 수 있는 보호 하우징 밖으로 돌출되지 않도록 해야 합니다.
일부 드론 제작자들은 초점을 맞춘 후 실리콘을 조금 발라 렌즈를 고정하기도 합니다. 이렇게 하면 비행 중 렌즈가 회전하는 것을 방지할 수 있습니다. 이착륙 횟수가 잦다면, 렌즈 배럴이 기체 외형 안쪽으로 들어가도록 하는 오목형 마운트를 고려해 보세요.
다양한 임무별 시야 범위
시야각(FOV) 요구 사항은 용도에 따라 크게 달라집니다. FPV 레이싱의 경우, 조종사가 주변 시야로 게이트와 장애물을 확인할 수 있도록 140°에서 180° 이상에 이르는 최대한 넓은 시야각이 필요합니다. 이 분야에서는 195° M8 어안 렌즈가 널리 사용됩니다. 단순히 비행에만 집중할 뿐, 무언가를 측정하는 것이 아니기 때문에 왜곡은 큰 문제가 되지 않습니다.
반면, 점검용 드론에는 정반대의 특성이 필요합니다. 시야각(FOV)을 좁게(40°~60°) 설정하면 원거리에서도 피사체에 더 많은 화소를 확보할 수 있습니다. CIL083(8mm, 52° FOV) 은 바로 이러한 용도로 설계되었습니다. 즉, 촬영 범위를 희생하는 대신 화질을 높이는 것입니다.
매핑은 그 중간에 위치합니다. 겹치는 촬영 구역을 효율적으로 포착할 수 있을 만큼 충분한 커버리지가 필요하지만, 정사모자이크가 왜곡되지 않도록 왜곡률은 낮아야 합니다. 일반적으로 70°에서 100° 사이가 적당합니다. CIL335(3.5mm, 92°) 나 CIL948(4.8mm, 80°) 이 이 용도에 적합합니다. 센서 형식에 맞춰 시야각(FOV) 계산기를 활용하세요.
사진측량에서 왜곡은 중요한 요소입니다
배럴 왜곡은 광각 사진에서 볼 수 있는 곡선 형태의 왜곡으로, 직선이 바깥쪽으로 휘어 보이는 현상을 말합니다. FPV의 경우 이는 별다른 문제가 되지 않습니다. 하지만 사진측량 및 매핑 작업에서는 데이터의 정확성을 해칩니다. 왜곡은 지상 제어점의 정렬을 어긋나게 하고, 정사모자이크 및 3D 모델에 오류를 유발합니다.
소프트웨어로 왜곡을 보정할 수는 있지만, 보정 결과는 보정 정확도에 따라 달라집니다. CIL083과 같이 광학 왜곡이 1% 미만인 렌즈는 보정량이 적고 더 정확한 결과를 제공합니다. 사진측량에서는 해상도보다 왜곡이 더 중요합니다. 선명하지만 기하학적으로 왜곡된 이미지는, 약간 흐릿하더라도 형태가 정확한 이미지보다 품질이 떨어집니다. 특정 센서와 고도에 대한 수치를 계산하려면 GSD 및 물체 감지 계산기가 포함된 드론 매핑 렌즈 가이드를 활용하십시오.
센서 호환성
모든 렌즈에는 이미지 서클이 있습니다. 이 서클이 센서의 대각선 길이보다 작으면 화면 모서리가 어둡게 나옵니다. 일반적인 드론 센서와 각 센서의 대각선 길이는 다음과 같습니다:
- IMX477 (1/2.3", 대각선 길이 7.9mm): 라즈베리 파이용 고화질 카메라, 더 큰 이미지 서클을 가진 렌즈가 필요함
- IMX462 (1/2.8", 대각선 길이 6.4mm): 저조도 드론용으로 널리 사용됨
- AR0234 (1/2.6인치, 대각선 길이 6.9mm): 글로벌 셔터 방식, 빠른 움직임 촬영에 적합
- OV9281 (1/4", 대각선 길이 4.6mm): 범용 스테레오/심도 센서
렌즈 데이터시트에서 이미지 서클 크기를 확인하거나, 당사의 센서 크기 차트를 참고하시기 바랍니다. Jetson Nano 또는 Raspberry Pi 컴퓨트 모듈을 기반으로 시스템을 구축하는 경우, 일반적으로 IMX477 또는 IMX219 센서가 사용됩니다. ArduCam과 e-con에서는 M12 마운트가 장착된 우수한 모듈 옵션을 제공합니다.
주간, 야간 및 적외선(IR) 작동
일부 드론은 해질녘에 비행하거나 야간 작전을 위해 근적외선(NIR) 조명을 사용합니다. 대부분의 M12 렌즈는 근적외선을 문제없이 통과시키지만, 카메라에서 IR 차단 필터를 제거하거나 전용 IR 통과 필터를 추가하는 것이 좋습니다. 밝은 조리개(F/1.4~F/2.0)는 노출당 더 많은 광자를 포착하여 저조도 환경에서 촬영에 도움이 됩니다.
열화상 촬영은 사정이 다릅니다. LWIR(8~14 마이크론) 렌즈는 일반 광학 유리가 아닌 게르마늄이나 칼코겐화물 유리를 사용합니다. 일반 M12 렌즈는 열화상 촬영에 사용할 수 없습니다. LWIR이 필요하다면 FLIR이나 Seek에서 제공하는 특수 렌즈 코어를 고려해야 합니다.
규제 관련 고려 사항
미국 내 상업용 드론 운항은 FAA Part 107 규정에 따라 규제됩니다. 사진측량, 점검 또는 그 밖의 상업적 목적으로 드론을 비행하는 경우, 일관된 결과를 제공하는 신뢰할 수 있는 광학 장비가 필요합니다. BVLOS(시야 외 비행) 면제 승인을 받기 위해서는 규제 당국이 귀하의 충돌 방지 시스템이 충분한 감지 범위와 신뢰성을 갖추고 있는지 확인하고자 합니다.
이것은 렌즈 사양은 아니지만, 렌즈 선택에 있어 중요한 요소입니다. 품질 관리가 일관되지 않은 저가형 광학 제품은 예상치 못한 순간에 고장을 일으킬 수 있습니다. 당사는 모든 렌즈를 출하 전에 테스트하며, 중요한 용도의 경우 개별 MTF 테스트 보고서를 제공해 드릴 수 있습니다. 여러 대의 항공기에 걸쳐 동일한 사양의 광학 제품을 적용해야 하는 기체 배치의 경우, 당사에 알려주시면 동일한 생산 로트에서 제품을 선별해 드리겠습니다.











