산업용 렌즈와 광원 간의 조정

산업용 렌즈와 광원 간의 조율은 고성능 머신 비전 시스템 개발에 중요한 역할을 합니다. 최적의 이미징 성능을 달성하려면 광학 매개변수, 환경 조건, 그리고 감지 대상의 포괄적인 조율이 필요합니다. 효과적인 조율을 위한 몇 가지 주요 고려 사항은 다음과 같습니다.

I. 조리개와 광원 강도의 균형 맞추기
조리개(F값)는 시스템에 들어오는 빛의 양에 상당한 영향을 미칩니다.
작은 조리개(높은 F값, 예: F/16)는 광 흡수량을 감소시키고, 고강도 광원을 통한 보상이 필요합니다. 주요 장점은 피사계 심도가 증가하여 높이 차이가 큰 물체를 촬영하는 데 적합하다는 것입니다.
반대로, 큰 조리개(낮은 F값, 예: F/2.8)는 더 많은 빛을 받아들이므로 저조도 환경이나 고속 움직임이 있는 장면에 이상적입니다. 하지만 피사계 심도가 얕기 때문에 피사체가 초점면 안에 있도록 하는 것이 중요합니다.

II. 최적의 조리개 및 광원 조정
렌즈는 일반적으로 중간 조리개(최대 조리개보다 약 1~2스톱 작은 조리개)에서 최상의 해상도를 얻습니다. 이 설정에서는 신호 대 잡음비와 광학 수차 제어 간의 적절한 균형을 유지하기 위해 광원 강도를 적절히 조정해야 합니다.

III. 피사계 심도와 광원 균일성 간의 시너지 효과
작은 조리개를 사용할 때는 매우 균일한 표면 광원(예: 난반사 광원)과 함께 사용하는 것이 좋습니다. 이러한 조합은 국부적인 과다 노출이나 노출 부족을 방지하여 깊은 피사계 심도가 필요한 조건에서도 이미지의 일관성을 보장합니다.
대구경을 사용할 경우, 점광원이나 선형 광원을 사용하여 가장자리 대비를 향상시킬 수 있습니다. 하지만, 미광 간섭을 최소화하려면 광원 각도를 신중하게 조정해야 합니다.

IV. 광원 파장에 따른 해상도 매칭
고정밀 감지 작업을 위해서는 렌즈의 분광 응답 특성에 맞는 광원을 선택하는 것이 필수적입니다. 예를 들어, 가시광선 렌즈는 백색 LED 광원과, 적외선 렌즈는 적외선 레이저 광원과 함께 사용해야 합니다.
또한, 선택된 광원 파장은 에너지 손실과 색수차를 방지하기 위해 렌즈 코팅의 흡수 대역을 피해야 합니다.

V. 동적 장면을 위한 노출 전략
고속 감지 시나리오에서는 큰 조리개와 짧은 노출 시간의 조합이 종종 필요합니다. 이러한 경우, 모션 블러를 효과적으로 제거하기 위해 고주파 펄스 광원(예: 스트로브 조명)을 사용하는 것이 좋습니다.
장시간 노출 시간이 필요한 응용 분야의 경우, 안정적이고 연속적인 광원을 사용해야 하며, 편광 필터와 같은 방법을 고려하여 주변광 간섭을 억제하고 이미지 품질을 향상시켜야 합니다.