임베디드 비전 시스템은 렌즈의 기능에 크게 의존합니다. 초점 거리, 조리개, 시야각과 같은 렌즈의 광학적 특성은 캡처된 이미지의 선명도, 깊이 및 너비를 결정합니다. 이러한 매개변수는 센서 크기 및 해상도와 함께 시스템이 시각 데이터를 분석하고 해석하는 능력에 직접적인 영향을 미칩니다. 따라서 자동 초점 또는 고정 초점 렌즈 유형은 특히 실시간 처리 시나리오에서 전체 성능에 영향을 미칩니다.
따라서 자동 초점 렌즈와 고정 초점 렌즈의 차이점을 이해하는 것이 중요해집니다. 이 블로그에서 이 두 가지 렌즈 유형의 속성과 임베디드 비전 분야에서 가장 적합한 시나리오에 대한 주요 인사이트를 통해 이 두 가지 렌즈 유형에 대해 알아보세요.
고정 초점 렌즈란 무엇인가요?
고정 초점 렌즈는 결정되고 변하지 않는 초점 거리를 제공합니다. 일단 설정되면 이 초점은 일정하게 유지되며 장면의 변화나 대상 물체의 거리에 따라 조정되지 않습니다. 이러한 렌즈는 특정 용도 또는 거리에 대해 설계 또는 제조 단계에서 보정되므로 지정된 범위에 대해 최적의 선명도를 보장합니다.
고정 초점 렌즈는 일관되고 예측 가능한 이미징 결과가 필요한 시나리오에서 유리합니다. 예를 들어 조립 라인의 품질 관리 검사와 같이 물체가 항상 카메라로부터 일정한 거리에 표시되는 산업용 애플리케이션에서는 고정 초점 렌즈가 안정성과 반복성을 제공합니다.
자동 초점 렌즈란 무엇인가요?
자동 초점(AF) 렌즈는 장면에 따라 초점을 자동으로 조정할 수 있습니다. 설계 또는 초기 설정 시 미리 정의된 초점 설정이 필요한 수동 초점 렌즈와 달리 자동 초점 렌즈는 대상 피사체나 관심 영역이 선명하게 유지되도록 동적으로 조정합니다. 최적의 초점 지점을 감지하는 센서와 알고리즘을 통해 렌즈가 실시간으로 초점을 수정할 수 있습니다.
자동 초점 렌즈는 산업 자동화부터 의료 기기에 이르기까지 임베디드 비전 시스템에서 높은 수준의 적응력과 정확성을 제공합니다. 조립 로봇이 다양한 크기와 거리의 물체를 검사하거나 인체를 조작하는 의료용 내시경 등 선명한 이미지를 제공하기 위해 지속적으로 조정할 수 있습니다.
자동 초점 렌즈 대 고정 초점 렌즈 선택 기준
접근
카메라와 대상 사이의 거리는 렌즈를 선택하는 데 중요한 역할을 하여 캡처된 이미지의 선명도와 정밀도에 영향을 미칩니다. 자동 초점 렌즈는 특히 10cm에 가까운 거리에서 끝없는 범위까지 변동하는 거리에 적합하여 동적으로 조정할 수 있습니다. 그러나 고정 초점 렌즈는 설정된 거리에 더 적합하므로 조정 없이 일관된 이미지를 보장합니다.
예:다양한 고도에서 작물 건강을 모니터링하는 드론의 경우, 자동 초점은 다양한 지형에서 선명한 이미지를 보장하기 위해 다양한 높이에 맞춰 조정하는 것이 중요합니다. 반면에 고정 렌즈 기반 카메라 설정 모니터링 시드 심기가 있는 트랙터는 일관성을 위해 고정 초점을 선호하여 시딩 과정을 변동 없이 균일하게 시각화할 수 있습니다.
필드의 깊이
필드 깊이(DoF)는 명확한 초점에서 가장 가까운 지점까지의 범위를 의미합니다. 자동 초점 렌즈가 장착된 카메라는 고정 초점 카메라보다 더 넓은 필드 깊이를 제공합니다. 그러나 경우에 따라 일부 애플리케이션에서는 더 넓은 필드 깊이가 필요하지 않기 때문에 고정 초점 카메라 렌즈가 필요할 수도 있습니다.
예: 초음파 영상의 경우, 더 넓은 시야각을 통해 장기나 조직을 보다 포괄적으로 볼 수 있으며, 이는 자동 초점 렌즈의 이점을 제공하여 임상의에게 더 명확한 전체적인 그림을 제공할 수 있습니다. 반면, 피부 정밀 검사에 사용되는 피부경은 고정 초점 렌즈를 사용하여 매번 일관된 고해상도 피부 표면 이미지를 제공할 수 있습니다.
조명 조건의 유형
이미 알고 계시겠지만 조명 조건의 유형은 사진의 선명도에 직접적인 영향을 미칩니다. 자동 초점 렌즈는 저조도 환경에서 더 나은 성능을 발휘하며, 선명도를 제공하기 위해 미세 조정을 거칩니다. 그러나 밝은 조명 조건에서는 고정 초점 카메라 렌즈가 미리 설정된 범위 내에서 선명한 이미지를 제공할 수 있습니다.
예:야외 주차 구역에서는 건물과 나무로 인해 낮의 태양빛에서 밤의 인공 조명 또는 그늘진 공간으로 조명이 극적으로 변할 수 있습니다. 자동 초점 렌즈는 이러한 조명 변화에 적응하여 번호판 판독이 명확하도록 보장할 수 있습니다. 그러나 LED 조명이 균일하게 설치된 커버드 주차 차고는 고정 초점 카메라 렌즈를 활용하여 안정적인 화질을 제공할 수 있습니다.
캡처비율
고정 초점 렌즈는 초점 조정이 필요 없기 때문에 일반적으로 자동 초점 렌즈보다 더 빠르게 작동합니다. 이 렌즈의 설계는 적응성보다 속도를 우선시하므로 특정 작업에 효율적입니다. 따라서 애플리케이션이 중단 없이 빠른 이미지 캡처를 요구하는 경우 고정 초점 렌즈를 선택하는 것이 좋습니다. 자동 초점 렌즈 조정의 잠재적 지연 없이 일관되고 빠른 이미징을 보장합니다.
예:세일 기간이나 공휴일에 매장과 같이 교통량이 많은 실내 환경에서는 자동 초점 렌즈가 장착된 키오스크가 고객의 움직임과 거래를 모니터링합니다. 다양한 거리와 조명 조건에 빠르게 적응하여 우수한 고객 서비스를 보장합니다. 반대로 야외 키오스크는 날씨 조건의 변화와 조도의 변화와 같은 어려움에 직면합니다. 여기서 캡처 속도가 빠른 고정 초점 카메라 렌즈는 문서 세부 정보나 거래 정보를 캡처합니다. 이는 실내보다 제어가 덜 되는 조건에서도 일관된 성능을 유지하는 데 중요합니다.
적응성
카메라 렌즈의 다재다능함도 결정적인 요소입니다. 자동 초점 렌즈는 저조도 시나리오에서 더 나은 성능을 발휘하며 일부 사용자 지정이 가능합니다. 그러나 고정 초점 카메라 렌즈는 빛이 안정적이고 풍부한 밝은 조명 조건에서도 설정된 범위 내에서 선명한 이미지를 제공할 수 있습니다.
예: 다양한 거리에서 서로 다른 신체 부위의 이미지를 캡처해야 할 수 있는 MRI 기계의 경우 자동 초점은 적응력을 제공하여 대상 부위의 깊이에 관계없이 선명한 시각적 이미지를 보장합니다. 반면 균일성과 일관된 이미징 매개변수가 필요한 골밀도 스캐너는 정밀도를 유지하기 위해 고정 초점 렌즈를 사용합니다.
자동 초점 렌즈의 어려움과 이를 극복하는 방법에 대해 알고 싶으신가요?
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고정 초점 및 자동 초점 렌즈 기반 카메라를 제공하는 e-con Systems
20년 이상 OEM 카메라 솔루션 을설계, 개발 및 제조한 e-con Systems는 애플리케이션의 요구에 맞는 완벽한 렌즈를 선택하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 또한 비네팅 및 색상 불일치와 같은 문제를 해결하기 위해 렌즈 장착 및 조정 기능도 제공합니다. 또한 e-con Systems는 ISP 조정, 펌웨어 수정, 인클로저 디자인 및 캐리어 보드 구성을 포함하여 카메라 모듈에 대한 커스터마이징을 제공하는 데 있어 오랜 기간 입증된 실적을 보유하고 있습니다.
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Prabu는 e-con Systems의 최고 기술 책임자이자 카메라 제품 책임자이며 임베디드 비전 분야에서 15년 이상의 풍부한 경험을 갖고 있습니다. 그는 USB 카메라, 임베디드 비전 카메라, 비전 알고리즘 및 FPGA에 대한 깊은 지식을 제공합니다. 그는 의료, 산업, 농업, 소매, 생체 인식 등 다양한 분야에 걸쳐 50개 이상의 카메라 솔루션을 구축했습니다. 그는 또한 장치 드라이버 개발 및 BSP 개발에 대한 전문 지식을 갖추고 있습니다. 현재 Prabu의 초점은 새로운 시대의 AI 기반 애플리케이션을 지원하는 스마트 카메라 솔루션을 구축하는 것입니다.