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Ruggedized Imaging Lenses

제품 개요

 

거친 환경에서 사용되는 Imaging Lens에는 강건설계(Ruggedization)가 필수입니다

 

모든 강건설계가 동일한 성능을 발휘하지는 않습니다

 

최신 어플리케이션에는 더욱 앞선 기술의 강건설계가 필요합니다

 

강건설계의 필수 요건: Pixel Shift의 감소와 Pointing Stability의 유지

혹독한 환경에서 사용되는 이미징 렌즈는 일반적인 이미징 렌즈의 요건보다 훨씬 더 특수한 요건을 필요로 합니다. 공장 자동화와 로봇 공학 그리고 산업용 검수에 사용되는 렌즈는 종종 진동, 충격, 온도 변화, 오염물에 노출되곤 합니다. 강건설계(Ruggedization)는 혹독한 환경에서도 견딜 수 있도록 렌즈를 강화화는 작업으로서 로봇 공학, 오토메이션, 자율 시스템과 같은 신흥 마켓이 전 세계적으로 급증하면서 이러한 강화 절차의 가치가 더욱 증대되고 있습니다. 거칠고 까다로운 환경을 위한 강건설계라고 표시된 대부분의 이미징 렌즈는 산업 등급의 강건설계(Industrial Ruggedization)가 적용된 것으로서 비용이 절감되고 충격과 진동으로 인한 초점의 변화가 예방됩니다. 이러한 작업은 기계적 설계의 단순화를 통해 이루어집니다. 단, 산업 등급의 강건설계만으로는 이미징 시스템의 calibration을 반드시 유지시켜야하는 것과 같이 제일 까다로운 요건이 요구되는 어플리케이션을 충족하기에 역부족입니다. 따라서 충격과 진동으로부터 픽셀의 이동을 줄이고 렌즈를 충분히 보호하기 위해서는 이보다 더 견고한 유형의 강건설계인 안정성 등급의 강건설계(Stability Ruggedization)가 필요합니다.

산업 등급의 강건설계 – 최상의 이점 = 비용 절감

산업 등급의 강건설계(Industrial Ruggedization)를 위한 렌즈는 adjustable iris를 fixed aperture stop으로 대체하고 non-rotating double threaded barrel을 simple single thread와 rigid locking mechanism(clamp, nut 또는 set screw)으로 바꾸면서 기계적으로 단순화된 구조를 갖습니다. 이와 같이 부품의 움직임을 줄임으로써 렌즈의 비용이 감소하고 기존의 이미징 렌즈에 비해 안정성이 증가하면서 약한 충격과 진동으로 인하여 초점에 가해지는 영향력이 줄어듭니다. 하지만, 과도한 충격과 진동이 발생하면 각각의 옵틱이 중심을 벗어나면서 픽셀이 제자리를 벗어날 수도 있습니다 - 이는 피사체에서 이미지 센서로의 매핑 위치가 부정확함을 의미합니다 (그림 1과 그림 2 참조).

Unperturbed system where object crosshair is mapped to the image crosshair
그림 1: 교란되지 않은 시스템으로서 피사체의 십자선이 이미지의 십자선 위로 매핑됩니다.
Perturbed system where lenses are decentered within the barrel resulting in pixel shift in which the optical pointing stability changes. Object crosshair is mapped to a different place on the image, which is enough to disrupt system calibration.
그림 2: 교란된 시스템으로서 optical pointing의 안정성이 변화함에 따라 배럴 내의 렌즈가 중심을 벗어나 픽셀의 이동이 발생. 피사체의 십자선이 이미지의 다른 지점에 매핑되면서 시스템의 calibration을 충분히 방해할 수 있습니다.

주요 어플리케이션:

  • 시스템의 셋업이 일단 이루어지면 차후 변경할 일이 없는 경우
  • 비용에 민감한 시스템

장점:

  • 일반적인 이미징 렌즈에 비해 비용이 감소
  • 미세한 충격과 진동으로 인해 초점에 가해지는 영향력이 일반 렌즈보다 적음
  • 다중 렌즈들 사이에서 높은 반복력

단점:

  • 충격과 진동으로 인한 픽셀의 이동 가능성이 여전히 존재함
  • 충격이 강력할 경우에는 렌즈를 보호하지 못함
  • 유연성의 부족: aperture를 조절하기 쉽지 않음
  • 초점의 움직임이 일반 렌즈만큼 매끄럽지 않음

안정성 등급의 강건설계 – 충격과 진동으로부터 진정한 방호 기능

안정성 등급의 강건설계(Stability Ruggedization)는 산업 등급의 강건설계보다 더 강력한 충격과 진동으로부터 렌즈를 보호해줄 뿐만 아니라, optical pointing과 positioning을 제자리에 유지해줍니다. 안정성 등급의 강건설계가 적용된 렌즈는 iris가 제거되고 포커싱이 단순해진 산업 등급의 강건설계와 마찬가지로 똑같이 간소화된 기계적 구조를 갖지만, 렌즈 어셈블리 내에 있는 모든 개별 요소가 제자리에 고정되어 있어 하우징 안에서의 움직임이 방지됩니다. 이처럼 강력한 충격과 진동이 있는 환경에서 초점을 그대로 유지하고 픽셀의 이동을 방지하기 때문에 이러한 강건설계는 calibrated imaging system에 없어서는 안 될 부분입니다. 그림 3과 4에서는 픽셀이 이동하지 않을 경우 어떠한 방식으로 이미징 성능에 영향을 미치는지를 보여줍니다. 안정성 등급의 강건설계를 calibrated device에 적용하면 제작된 곳과 다른 곳으로 배송이 이루어져도 기기의 calibration을 유지할 수 있습니다. 강건설계라고 표시된 대다수의 렌즈들은 산업 등급의 강건설계 렌즈로서 안정성 등급의 강건설계가 가지고 있는 추가적 이점들을 제공하지 않습니다.

일반적인 IMAGING LENS
Ruggedized Lenses Line Art
그림 3: 충격과 진동으로 인해 이미징 시스템이 흔들리게 되면, 카메라 위에 생성되는 이미지 또한 흔들리면서 이미지를 이동시키는 픽셀 위치가 매번 달라집니다. 이미징 시스템이 움직이면서 렌즈 배럴 내에 있는 렌즈 요소들이 중심을 잃게 되고 픽셀의 위치가 바뀌게 됩니다. 위에 있는 이미지는 청색의 렌즈 요소가 렌즈 배럴 안에서 움직이는 동안 센서 위에 생성되는 이미지가 어떻게 이동하는지를 보여줍니다.
안정성 등급의 강건설계가 적용된 Cr SERIES LENS
Ruggedized Lenses Line Art
그림 4: 안정성 등급의 강건설계가 적용된 렌즈는 일반적인 이미징 렌즈에서보다 픽셀의 이동을 최소화합니다. 충격과 진동이 가해져 이미징 시스템이 흔들려도, 렌즈의 요소가 안쪽 원위치에 그대로 고정되어 있어 이미지 역시 흔들림이 없습니다. 위에 있는 이미지는 청색의 렌즈 요소들이 렌즈 배럴 내에 고정되어 있는 방식과 어떻게 이미지가 센서 위에서 이동하지 않는지를 보여줍니다.

주요 어플리케이션:

  • Calibrated Imaging Systems
  • 계측 및 계량
  • 3D Stereo Vision
  • 로봇 공학과 감지
  • 자율 시스템
  • 사물 추적
Typical Applictions

장점:

  • 충격과 진동이 가해져도 픽셀이 이동하지 않음
  • 더욱 강력한 충격에도 산업 등급의 강건설계보다 더 높은 방호력 제공
  • 다중 렌즈들 사이에서 높은 반복력

단점:

  • 유연성의 부족: aperture를 조절하기 쉽지 않음
  • 초점의 움직임이 일반 렌즈만큼 매끄럽지 않음

온라인 강연: 이미징 렌즈를 위한 강건설계의 다양한 유형

에드몬드 옵틱스의 이미징 비즈니스 부서장인 Greg Hollows가 마련한 온라인 영상을 통해 이미징 렌즈의 강건설계에 관한 다양한 유형을 보다 자세히 확인할 수 있습니다.

에드몬드 옵틱스의 Stability Ruggedized Lenses

에드몬드 옵틱스는 안정성 등급의 강건설계가 적용된 렌즈를 공급하는 세계 최고의 기업으로서 고객의 요청에 따라 강건설계 처리가 된 렌즈를 특별 제작해드립니다. 이러한 렌즈는 충격 및 진동이 발생하는 혹독한 환경에서 사용하기 적합하며, 자율 주행, 시각적 유인 장치가 있는 로봇, 계측 및 계량, 그리고 사물 추적과 같은 이미징 용도와 잘 어울립니다.

TECHSPEC® Compact Ruggedized (Cr) Series Lenses

 

안정성 등급의 강건설계로 충격과 진동이 가해져도 픽셀의 움직임이 최소화됨

 

각각의 렌즈 요소가 제자리에 고정 처리되어 optical pointing의 안정성이 유지됨

 

단순화된 포커싱 메커니즘으로 매우 다양한 fixed aperture 옵션 이용 가능

 

스테인리스 스틸 소재의 locking C-Mount clamp

자주 묻는 질문(FAQ's)

FAQ  다양한 유형의 강건설계에 관한 정보를 어디서 찾아볼 수 있을까요?
안정성 등급 및 산업 등급의 강건설계에 관한 정보를 이 페이지 하단 관련 자료에 나온 기술 백서와 당사의 어플리케이션 노트 'Imaging Lens의 강건설계'에서 확인할 수 있습니다.
FAQ  EO의 표준 강건설계 렌즈에 적용된 스펙과는 다른 스펙이 제 어플리케이션에 필요합니다. 맞춤 제작 옵션을 이용할 수 있을까요?

네, 가능합니다. 에드몬드 옵틱스는 세계적 수준의 제조력을 비롯해 숙련된 광학 디자이너와 기계설계 디자이너를 보유하여, 프로토타입 지원 및 고객의 어플리케이션에 필요한 렌즈를 제작해드립니다. 기타 정보는 당사의 기술 지원 엔지니어에게 문의하시기 바랍니다.

FAQ  에드몬드 옵틱스에서 구입한 이미징 렌즈를 현재 사용 중에 있습니다. 이 렌즈에 강건설계를 적용할 수 있을까요?

네, 가능합니다. 당사 렌즈를 위한 강건설계뿐만 아니라 하우징 개조, working distance 조정, filter나 liquid lens의 결합, aperture 교체 및 기타 다수의 개조 서비스(modification service)를 제공해드립니다. 보다 자세한 사항은 당사의 기술 지원 엔지니어에게 문의하시기 바랍니다.

FAQ  EO의 표준 강건설계 렌즈에 관한 Zemax prescription 파일을 요청할 수 있을까요?
네, 가능합니다. Prescription 요청서를 제출하시면 당사의 기술 지원 엔지니어로부터 연락을 받으실 수 있습니다.
FAQ  강건설계 적용된 방수 렌즈를 제작할 수 있습니까?
방수방진 등급의 강건설계(Ingress Protection Ruggedization)는 또 다른 유형의 강건설계로서 O-ring이나 RTV 실리콘으로 렌즈를 완전 밀봉 처리하여 수분, 먼지의 침투와 김서림을 방지해줍니다. EO에서는 TECHSPEC® HEO Series M12 μ-Video™ Imaging Lenses와 같이 바로 구매가 가능한 Ingress Protection Ruggedized lens를 취급합니다. 방수방진 등급의 강건설계에 관한 더욱 자세한 내용은 당사의 어플리케이션 노트 'Imaging Lens의 강건설계'를 참고하시기 바랍니다.

관련 자료

어플리케이션 노트

이론적 설명, 연관 공식, 그래픽 삽화 등 기타 내용을 포함한 기술적 정보와 어플리케이션.

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