새로운 센서와 머신 비전 애플리케이션으로 광학 분야의 발전 주도

Apr 27, 2023

모든 이미지 출처: A3

카메라가 물체의 이미지를 캡처하기 전에 렌즈는 물체에서 산란된 빛을 수집하여 센서의 활성 영역에 적절하게 분배해야 합니다. 이것이 바로 카메라 센서와 새로운 머신 비전 애플리케이션이 광학 분야의 발전을 병행하는 경향이 있는 이유 중 하나이며, 광학 공급업체는 머신 비전 기술이 발전함에 따라 지속적으로 발전해야 합니다.

최근 Edmund Optics의 이미징 제품 개발 이사로 승진한 Nick Sischka는 "우리는 머신 비전 애플리케이션이 더 높은 해상도로 발전하는 것을 지속적으로 보고 있습니다."라고 말합니다. "우리는 픽셀이 눈에 띄게 작아지는 것을 멈추고 대신 센서 크기가 커지는 것을 확인했습니다."

Gpixel 및 Sony와 같은 회사가 계속해서 더 큰 센서(예: 152 MP)를 출시함에 따라 광학 공급업체의 과제는 이에 보조를 맞추는 것입니다. 이러한 렌즈는 사진에 일반적으로 사용되는 풀프레임 렌즈보다 크기가 꽤 크며, 새로운 렌즈가 개발될 때까지는 사진용 중형 렌즈가 최선의 선택일 수 있습니다.

Theia Technologies의 공동 창업자이자 첨단 기술 담당 부사장인 Mark Peterson은 "150MP 이상을 제공하는 매우 큰 60.6mm 대각선 센서용 렌즈를 개발해야 합니다."라고 말했습니다. "안타깝게도 개발 비용, 렌즈의 큰 크기, 초기의 낮은 수량으로 인해 이 렌즈는 프리미엄 가격으로 유지될 것입니다."

MORITEX North America Inc.의 Jason Baechler 사장도 이에 동의합니다. "점점 더 커지는 센서용 광학 장치를 설계할 때 특히 픽셀 크기/피치가 매우 작은 경우에는 몇 가지 과제가 존재합니다."라고 그는 말합니다. "두 가지 주요 과제는 이러한 새로운 센서를 사용하는 카메라에 맞게 렌즈/광학 장치의 크기와 비용을 제어하는 ​​것입니다. 모든 카메라 센서를 해결해야 하는 과제를 넘어 광학 분야에서 절충의 필요성이 커집니다. 그리고 기계적인 디자인."

Bi-telecentric 렌즈의 경우 MORITEX는 최대 시야각과 목표 해상도가 일치하도록 전면/대물 렌즈를 설계합니다. 렌즈의 전면 부분은 광범위한 이미지 센서 형식에 적합할 수 있으며, 이는 포트폴리오 내의 구성 요소 변형을 최소화하고 가장 비싼 텔레센트릭 렌즈 구성 요소의 비용을 최적화합니다. 그러나 후면 렌즈 부분(이미지 쪽)은 이미지 형식에 따라 달라지며 결과적으로 길이가 항상 최적화되지는 않습니다.

이러한 이유로 Baechler는 "우리는 여전히 공간 요구 사항이 더 좁은 응용 분야를 위해 다양한 형식의 물체측 텔레센트릭 렌즈를 제공하고 있습니다"라고 말합니다. 그러나 이러한 렌즈(MORITEX MML)는 마운트 크기가 동일하다고 가정할 때 특정 센서 형식 이하에서만 사용할 수 있습니다. 공장 자동화 및 기타 비텔레센트릭 고정 초점 거리 렌즈(일부 대형 또는 고배율 대물렌즈가 비용을 유발하지 않는 경우)의 경우 제품의 다용성과 비용 경쟁력에 따라 상충 관계가 커집니다.

렌즈의 요소 수를 최소화하고 작동 거리(WD), 조리개 및 초점 조정을 위한 광기계 시스템을 단순화함으로써 제한된 작동 거리 범위 및/또는 조리개 크기에 맞게 렌즈를 설계할 수 있습니다. 이에 접근하는 또 다른 방법은 일부 범위의 센서 형식을 포괄하는 제품을 설계하고 다양한 카메라와 일치하는 마운트 어댑터를 제공하는 것입니다.

"이 접근 방식은 센서 이미지 형식이 렌즈의 최대 이미지 형식에 비해 작아짐에 따라 해상도가 향상된다는 장점이 있습니다."라고 Baechler는 설명합니다. "결과적으로 62mm 이미지 대각선(또는 라인)과 5μm 픽셀용으로 설계된 렌즈는 3μm 픽셀과 43.5mm 대각선을 가진 센서와 일치할 수 있습니다."

더 큰 센서의 출시가 증가함에 따라 Navitar Inc.는 더 큰 카메라 형식에 사용하도록 최적화된 광학 장치도 개발했습니다. 하나의 신제품은 반도체 웨이퍼 검사, FPD 검사, MEMS 등 고급 산업용 애플리케이션은 물론 다중웰 실험, 세포 이미징 등 생명과학 및 생체의학 애플리케이션에도 적합하다.

Navitar의 소유주이자 CEO인 Jeremy Goldstein은 더 큰 형식의 카메라를 활용하는 새로운 광학 기술을 통해 "Navitar는 고객에게 더 넓은 시야 이미징을 제공하여 고객이 한 번에 더 많은 물체를 볼 수 있게 해줍니다. 이로 인해 처리량이 증가합니다."라고 말합니다. 처리량과 데이터 수집 속도는 산업과 의료를 비롯한 모든 산업에 매우 중요합니다."