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  • 생생한 머신비전 지식과 이야기를 담아낸 Encyclopedia of Machine vision

머신비전 기술 백서/광학28

산업용 렌즈로 Zoom lens도 적합한가요? [광학 기술 백서 #27] Zoom lens란? B2C 카메라에서는 보통 Zoom lens를 많이 사용하는데, 그 이유는 무엇일까? 일반적인 단초점 렌즈는 배율을 바꾸기 위해서는 렌즈와 물체 사이의 거리가 바뀌어야 하지만, Zoom lens를 사용하는 이유는 초점 거리를 바꾸면서 동일한 위치에서 배율을 바꿀수 있기 때문이다. TV 카메라 광고에서도 보면 알 수 있듯이 Zoom lens를 사용하면 서있는 자리에서 크게도 보고 작게도 볼 수 있다. 렌즈와 물체 사이의 거리, 보통 이 거리를 WD (Working Distance: 작동거리)라고 하는데, 사람의 눈이 어떠한 물체를 크게 보기 위해서 물체에 가까이 다가가듯이 렌즈도 배율이 커지기 위해서는 물체에 가까이 근접하여 WD를 짧게 유지해줘야 한다. 이렇.. 2020. 3. 28.
가변 초점 렌즈 [광학 기술 백서 #26]가변 초점 렌즈 기존 렌즈들은 초점이나 줌을 조정하기 위해 유리 또는 플라스틱 유리(고체)를 이동한다. 매우 오래된 방법이지만 성공적으로 사용할 수 있다. 하지만 사람의 눈은 완벽히 다르게 움직인다. 사람의 눈은 렌즈를 앞뒤로 이동하는 대신, 렌즈의 형태를 변경하여 초점을 조정하기 때문이다. 사람의 눈이 움직이는 원리를 바탕으로 개발하고 특허를 받은 렌즈인 Optotune사의 가변 초점 렌즈를 통해 동작 원리와 혜택을 소개하도록 하겠다. 기존 렌즈 동작 원리와 사람의 눈 원리 비교 동작 원리 이 렌즈는 광학 유동체(optical fluid)와 고분자 분리막(polymer membrane) 조합을 기반으로 하는 형상 변화 렌즈이다. 핵심 요소는 광학 액체로 채워지고 얇고 탄성이 있.. 2015. 11. 19.
Hoffman Modulation Contrast의 활용 [광학 기술 백서 #25]Hoffman Modulation Contrast의 활용 현재에 사용하는 Modulation contrast 시스템은 modulator와 slit이 모두 광축에서 벗어난 형태로 구성되어 있으며 이로 인해 대물렌즈의 NA를 최대한 활용할 수 있게 되어 더 좋은 해상력과 화질을 구현할 수 있게 되었습니다. 또한 검사하고자 하는 물체의 미세한 형태와 특징들이 선명하게 그림자로 표현하여 마치 3차원과 같은 영상을 얻을 수 있게 되었습니다. 이러한 영상은 검사하고자 하는 물체의 형태를 돋보이게 만듭니다. (아래의 세포 사진 참조) Modulator는 이러한 물체의 단단함, 굴곡, 굴절률의 변화, 두께와 같은 특성들에 따라 미세하게 밝기를 변화시키는 역할을 합니다. 이러한 결과로 나타난 이.. 2015. 11. 9.
빛의 반사와 편광각 [머신비전 광학 기술 백서 #24] 빛의 반사와 편광각 지난 블로그에서 전기장의 진동방향이 일정하거나, 시간에 따라 일정하게 변하는 현상인 빛의 편광에 대해서 알아보았습니다. 이번 블로그에서는 빛이 진행하면서 다른 매질을 만나 반사/굴절하게 될 때, 편광의 특성이 어떻게 변하는지에 대해 알아보도록 하겠습니다. 시작하기 앞서 한가지 개념(기준)을 정리해야 합니다. 위의 그림을 보시면 입사파(incident light)가 진행을 하다가 매질이 다른 물질의 표면(incident surface)를 만나 반사와 굴절을 하게 됩니다. 이때 표면에 수직인 normal 벡터와 입사파가 이루는 평면을 입사면(plane of incidence)이라고 합니다. 이제 이 입사면을 기준으로 편광의 방향을 살펴 보도록 하겠습니다.. 2015. 11. 4.
편광 Polarization [머신비전 광학 기술 백서 #23] 편광 Polarization 위 그림과 같이, 빛(전자기파)은 진행방향에 대해 수직한 평면에서 전기장과 자기장이 수직으로 진동하며 나아가는 횡파입니다. 이 때, 레이저를 제외한 모든 빛은 사방으로 전자기장이 진동하는 무편광된 빛입니다. 즉 편광이란, 빛이 진행할 때 전기장 진동방향이 시간이 변하더라도 한쪽으로 일정한 경우를 말하죠. 이러한 편광은 파장(색), 진폭(밝기)과 마찬가지로 빛의 특성 중 하나로, 가깝게는 선글라스 혹은 3D안경으로부터, 머신비전 Imaging에까지 다양하게 활용됩니다. 편광의 종류 선형편광(선평광 또는 평면편광) 위 그림은 왼쪽의 무편광 된 빛이 편광자를 지나면서 오른쪽의 선편광이 되는 현상을 나타낸 것입니다. 오른쪽 그림을 보면 시간에 따른.. 2015. 11. 2.
Hoffman Modulation Contrast란 무엇인가? #3, #4 [광학 기술 백서 #22]Hoffman Modulation Contrast란 무엇인가? #3,#4 Hoffman Modulation Contrast의 원리 #3 _시스템 해상력 출처: http://www.olympusmicro.com/primer/techniques/hoffman.html Modulation contrast 모듈은 기본적으로 그림 3과 같이 두 가지의 구조를 가지고 있습니다. 그림 3의 좌측 구조(a)는 modulator와 slit의 위치가 광축 상에 위치하며 정확하게 대칭을 이루고 있습니다. 이 경우 시스템의 해상력은 아래의 공식에 의해 결정됩니다. Resolution = λ/NA 여기에서 NA는 대물 렌즈의 numerical aperture를 의미하고 λ는 사용한 광원의 파장을 의미합.. 2015. 10. 27.
Hoffman Modulation Contrast란 무엇인가? #1, #2 [광학 기술 백서 #21]Hoffman Modulation Contrast란 무엇인가? #1, #2 Hoffman Modulation Contrast는 투명 또는 반투명한 물체의 굴곡이나 굴절률의 변화를 빛의 밝기로 표현하는 방법입니다. 해당 방법은 물체의 contrast를 증가시켜 좀더 정확한 검사가 가능하도록 합니다. 이 기술은 1975년 Robert Hoffman 박사가 최초로 제안하였으며 현재에는 몇 가지 구성품들이 추가되어 좀더 완성도가 높아졌습니다. 출처: http://www.olympusmicro.com/primer/techniques/hoffman.html 위의 그림이 기본적인 Hoffman Modulation Contrast 현미경 광학계의 구성도입니다. Hoffman Modulation.. 2015. 10. 5.
DIC 현미경에 대하여 [광학 기술 백서 #20]DIC 현미경에 대하여 DIC 현미경이란 Differential Interference Contrast의 줄임 말로 우리나라 말로는 미분간섭 현미경이라고 합니다. DIC 현미경은 일반적인 현미경에 Nomarski 프리즘을 추가하는 방식으로 빛의 간섭을 인위적으로 발생시켜 우리가 보고자 하는 이미지의 contrast를 극대화하는 방식입니다. 해당 방식은 원래 생물학에서 복잡한 형태의 세포를 관찰하기 위한 목적으로 많이 사용되었지만 근래에 와서는 압흔 검사와 같이 머신 비전의 특수 검사 영역에도 활발하게 적용되고 있습니다. DIC 현미경의 원리 출처:https://www.boundless.com/microbiology/textbooks/boundless-microbiology-tex.. 2015. 9. 14.
NA와 해상력의 관계 [광학 기술 백서 #19]NA와 해상력의 관계 일반적으로 렌즈의 해상력은 NA와 비례하여 증가하는 것으로 알려져 있습니다. 이러한 이유로 많은 사람들이 해상력이 좋은 렌즈를 얻기 위해 일단 NA가 높은 렌즈를 찾는 것이 일반적입니다. 그러면 NA라는 것이 무엇이길래 렌즈의 해상력에 영향을 주는 것일까요? 또한 NA가 높은 렌즈는 정말 해상력이 좋은 것일까요? 오늘은 이 궁금증에 대해서 알아보도록 하겠습니다. 렌즈의 해상력이란? 렌즈의 해상력은 얼마나 작은 물체를 얼마나 큰 밝기 차이(contrast)로 구분할 수 있는지를 나타내는 능력입니다.렌즈의 해상력이 떨어지는 경우에는 비교적 큰 물체도 낮은 콘트라스트(contrast)로 결상(imaging)을 할 수밖에 없고, 반대로 렌즈의 해상력이 높으면 렌즈는.. 2015. 8. 11.
텔레센트릭 렌즈 알아보기 [광학 기술 백서 #18]텔레센트릭 렌즈 알아보기 현재 머신 비전에서 렌즈의 배율이 점점 커지고, 렌즈를 통해 분석해야 할 이미지가 복잡해짐에 따라 렌즈의 성능도 나날이 발전하고 있습니다. 이런 와중에 Telecentric 렌즈라는 것이 나오게 되었는데, 도대체 Telecentric 렌즈가 무엇이고 어떤 원리로 만들어지게 되었는지 정확히 이해하기는 쉽지 않습니다. 이런 이유로 오늘은 Telecentric 렌즈의 원리와 그 기능에 대해 알아보도록 하겠습니다. 바늘 구멍 카메라 초기의 카메라는 과학자에 의해서가 아니라 그림을 그리는 화가들에 의해서 만들어졌습니다. 좀더 사실적인 그림을 그리길 원했던 당시의 화가들은 작은 상자에 구멍을 뚫어 이 구멍을 통해 들어오는 풍경을 그대로 붓으로 옮겨 그렸습니다. 이렇.. 2015. 8. 5.
Cardinal Elements에 대하여 [광학 기술 백서 #17]Cardinal Elements에 대하여 렌즈의 결상 법칙 일반적으로 렌즈는 "결상"이라는 현상을 통해 물체의 상을 필름이나 센서에 전달합니다. 그리고 이러한 "결상" 이라는 현상은3가지의 법칙을 따르게 됩니다. 우리는 이 3가지의 법칙을 렌즈의 결상 법칙이라고 합니다. 렌즈의 결상 법칙은 위의 3가지 도식과 같이 나타나게 되는데 이는 아래와 같이 설명할 수 있습니다. 결상 법칙 #1 : 광축에 평행한 빛은 렌즈의 초점을 지나간다.결상 법칙 #2 : 렌즈의 초점을 지나가는 빛은 광축에 평행하다.결상 법칙 #3 : 렌즈의 중심을 지나가는 빛은 직진한다. 지구상에 존재하는 모든 렌즈는 바로 이 3가지의 법칙에 부합하게 빛을 굴절시킵니다. 이러한 현상은 단렌즈 뿐만 아니라 일반적인 복.. 2015. 7. 27.
줌렌즈란? [광학 기술 백서 #16]줌렌즈란? 줌 렌즈가 어떻게 초점 거리를 변화시키며 광각 렌즈부터 망원 렌즈까지 변화할 수 있는지 그 원리에 대해 간단히 알아보도록 하겠습니다. 출처: http://www.professional-lenses.com/de/lenses/technologie/ 위 그림은 Schneider사의 “Variogon 1.8 / 6 - 180 mm”라는 모델명의 Zoom 렌즈 단면도입니다. 그림으로 보시면 알겠지만 Zoom 렌즈는 일반 렌즈보다 많은 30여 개의 단일 렌즈를 조합하여 만듭니다. 그렇기 때문에 일반 렌즈에 비해 빛의 투과량이 적고, 광효율도 나빠져 초창기에는 특수한 경우를 제외하고는 많이 사용되지 않았습니다. 그러나 광학 기술이 발전함에 따라, 좋은 성능의 렌즈와 Coating .. 2015. 7. 20.