Active Sensor Alignment 기술
Active Sensor Alignment는 이미지 센서의 기울기 및 회전을 최소화하고 센서의 중심을 렌즈 광축에 배치하는 것입니다. 이는 배치 프로세스 동안 이미지 평면의 실시간 분석 및 조정을 통해 이루어집니다. 이를 통해 모서리에서도 이미지가 선명하고 또렷하게 보입니다. 카메라 내에서 센서가 부착된 단계를 이해하는 것은 해당 카메라의 이미지 품질을 이해하기 위한 기본 소양입니다. 센서를 정확하게 배치하면 카메라가 모서리에서도 선명한 이미지를 생성할 수 있습니다. 중앙에 평평한 센서가 렌즈의 광학 성능을 극대화하기 때문인데요. 이 부착 프로세스는 개별 카메라의 이미지 품질에 영향을 미칠 뿐만 아니라, 동일한 모델의 여러 대량 생산 장치에서 이미지 품질 일관성에도 영향을 줍니다. 이를 통해 비전 애플리케이션 설계자는 애플리케이션을 확장할 때 원래 사양에서 과도하게 조정하거나 벗어나는 것에 대해 걱정할 필요 없이 광학 사양을 안정적으로 식별할 수 있습니다. 예를 들어 동일한 제품을 검사하지만 카메라와 광학 설정을 매번 다른 사양으로 조정해야 하는 동일한 비전 애플리케이션을 여러 개 생산하거나, 광학 사양이 외부에 있기 때문에 교체 카메라를 기다려야 하는 상황을 상상해보세요. 카메라의 제조 공정 중에 Active Sensor Alignment를 적용하여 장치 편차를 최소화하고 트리톤 및 아트라스 카메라 장치 각각에 대한 품질 이미징을 보장합니다. 센서의 광학 중심, 기울기, 회전 및 후면 초점 거리(BFD)는 모든 카메라 장치에서 동일합니다. 이 시나리오에서 센서 배치는 한 번 지정되고 확인된 다음, 제조 과정에서 향후 각 장치에 적용됩니다. 그러나 실제 세계에서는 PCB 보드의 센서 위치와 관련하여 카메라 렌즈 배럴의 각도, 중심 및 깊이를 포함하여 카메라를 구성하는 각 구성 요소에 약간의 차이가 있습니다. 즉, 모든 카메라 구성 요소가 완벽하게 만들어졌다면 센서는 모든 장치에 대해 동일한 위치에 배치될 수 있습니다. 하지만 현실에서는 그렇지 않은 게 문제인 거죠. 이미지 센서 아래의 다양한 솔더 두께 또는 패키지 내의 기울어진 이미지 센서 다이와 같이, 구성 요소 중 하나에 작은 차이가 있을 수 있습니다. 이 차이는 육안으로는 눈에 띄지 않을 수 있지만 이미지 품질에 미치는 영향은 더 큽니다. 이로 인해 센서 영역 전체의 후방 초점 거리가 달라져 이미지의 모서리가 흐릿해집니다. 센서를 광학 경로와 정렬하는 전통적인 방법은 카메라 구성 요소의 엄격한 허용 오차에 의존합니다. 카메라 제조업체는 여러 공급 업체의 구성 요소를 공급하고 필요한 사양을 충족하는지 확인해야 합니다. 카메라는 모든 것이 정렬되기를 바라면서 조립됩니다. 이를 수동 정렬이라고 합니다. 수동 정렬의 경우 배송 전에 결함이 있는 카메라를 포착하기 위해 일반적으로 카메라가 제조된 후 이미지 품질 테스트가 적용됩니다. 이 전략은 효과적일 수 있지만, 시간과 비용이 많이 듭니다. 이 테스트에 실패한 카메라는 이미 조립되어 있으며 제조업체는 이러한 카메라를 반송하고 분해, 검사, 재제작 또는 폐기할지 여부를 결정해야 합니다. 또한 이러한 결함을 유발한 구성 요소 배치를 검사하고 식별해야 합니다. 궁극적으로 카메라 구성 요소에 더 엄격한 허용 오차를 적용하여 비용을 증가시키고 잠재적으로 낭비합니다. 이로 인해 일부 카메라 제조업체는 검사 테스트를 완전히 건너뛰거나 카메라 허용 오차를 넓히고 카메라를 있는 그대로 배송하여 품질을 희생하면서 비용을 절감합니다. 적절한 센서 배치를 보장하는 훨씬 더 정확하고 효율적인 방법을 Active Sensor Alignment라고 합니다. 센서 배치 프로세스 동안 배치 시스템은 이미지 중심, 회전, 기울기 및 후방 초점 거리를 측정하고 시각적 측정의 피드백을 기반으로 센서 위치를 능동적으로 조정합니다. 이 시스템은 자동화된 6 DoF(6 자유도) 기계 장치와 육안 검사 장치를 사용합니다. 육안 검사 장치는 센서 평면에 겹쳐진 시각 패턴을 분석하고 패턴 선명도의 균일 성을 측정합니다. 예를 들어, 시스템이 약간 초점이 맞지 않는 모서리를 측정하면 초점이 맞을 때까지 센서의 기울기를 조정합니다. 센서 평면에서 최대 선명도 수준을 계산하면 모든 구성 요소가 제자리에 고정됩니다. 내부 테스트에서 f2.8에서 6mm 렌즈를 사용하는 1,230만 화소 Sony IMX304 CMOS 1.1”센서의 시뮬레이션을 실시한 이미지가 있습니다. 수동 정렬 이미지는 30 마이크로미터 코너 변위로 시뮬레이션됩니다. 센서의 모서리 변위는 센서 패키지 내부 또는 외부의 다양한 양의 솔더 페이스트를 포함하여 많은 요인으로 인해 발생할 수 있습니다. 하지만 능동 센서 정렬 시스템은 이러한 의존성을 줄이기 위해 정밀한 마이크로미터 조정을 허용합니다. 이 능동 정렬 방법을 사용하면 마이크로미터의 선형 정렬 및 기울기 해상도로 정확한 센서 배치가 가능합니다. 더 작은 센서는 정확한 센터링의 이점을 얻습니다. 중심을 조금이라도 이동하면 카메라 장착 위치에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 더 큰 센서의 경우 기울기를 약간만 변경해도 이미지 전체의 초점에 상당한 차이가 발생할 수 있습니다. 높은 수준의 카메라 정확도를 요구하는 비전 애플리케이션의 경우 능동 센서 정렬은 기존 수동 정렬보다 정확한 수준의 이미지 선명도를 보장하는 중요한 제조 단계입니다. 이제 일반 프로세스로 생산되어 출하되는 카메라보다, 액티브 센서 정렬 기술 프로세스가 도입된 카메라 생산에 많은 차이가 있다는 것을 아시겠죠?