액체 렌즈 카메라란 무엇이며 어떻게 작동하나요?

액체 렌즈는 임베디드 비전 분야에서 빠르게 주목받고 있는 비교적 새로운 기술입니다. 자동 초점 카메라가 필요한 다양한 응용 분야에서 표준 렌즈에 비해 몇 가지 장점을 제공합니다. 또한 적응력과 다재다능함이 널리 받아들여지는 핵심 요소이기도 합니다. 이 블로그에서는 액체 렌즈 기술이 무엇이며 어떻게 작동하는지 살펴봅니다.

그럼, 시작해 보겠습니다.

액체 렌즈란 무엇인가요?

액체 렌즈는 정적 광학 유리 렌즈를 대체하는 카메라 기술입니다. 셀 구조의 중앙에 광학 등급의 액체를 사용하며 눈 렌즈와 유사한 기능을 합니다. 액체 렌즈는 렌즈 내부의 액체를 조정하여 렌즈의 형태를 변경할 수 있어 초점 속도와 초점 거리가 향상됩니다.

액체 렌즈 카메라는 어떻게 작동하나요?

사진 간행물에서 볼 수 있듯이 잎에 있는 물방울 하나를 생각해 보세요. 액체 렌즈 의 유체는 이 구슬이 자연광을 굴절하는 것과 같은 방식으로 빛을 이미지 센서로 향하게 합니다. 액체 렌즈에는 기계 부품이 거의 사용되지 않습니다. 대신 투명한 유체 캡슐이 그 안에 들어 있습니다. 이 포드의 형태는 포드의 일부에 압력을 가함으로써 변경할 수 있습니다. 광학 등급의 유체를 통과하는 빛의 궤적과 초점 거리는 유체를 찌그러뜨리거나 늘림으로써 변경됩니다.

In a 액체 렌즈 카메라에서 렌즈는 사용 중인 캡슐에 압력을 가하기 위해 다양한 방법을 사용합니다. 이러한 방법 중 하나는 ‘전기습윤’으로 알려져 있으며, 렌즈에 별도의 비전도성 오일 층과 물을 결합하는 과정을 포함합니다. 또한, 곡률과 굴절 효과는 단 1초 만에 경계를 넘는 전압을 가함으로써 변경될 수 있습니다.

액체 렌즈와 기존 렌즈의 차이점

기존 카메라 시스템은 유리로 구성된 광학 렌즈를 사용하며 곡률 반경이 정해져 있다는 점이 가장 큰 차이점입니다. 반면 액체 렌즈는 광학 등급의 액체(물과 기름의 조합)를 담을 수 있는 작은 셀로, 형태가 변할 수 있어 곡률과 초점 거리가 다양합니다.

또 다른 차이점은 액체 렌즈가 심도를 결정하고 물체에 초점을 맞추는 데 광학 렌즈보다 훨씬 빠르다는 것입니다. 그 결과 피사체가 움직이는 동안에도 초점을 성공적으로 잠글 수 있지만 광학 렌즈는 초점을 회복하는 데 어려움을 겪습니다.

액체 렌즈 자동 초점은 VCM 자동 초점과 어떻게 다른가요?

카메라의 자동 초점은 주로 액체 렌즈와 VCM(보이스 코일 모터) 자동 초점 렌즈라는 두 가지 유형의 렌즈를 사용하여 이루어집니다. 액체 렌즈 내부에는 기계적인 부품이 없기 때문에 독특합니다. 동시에 VCM 자동 초점 카메라는 렌즈의 기계적 움직임에 의존하여 초점을 변경합니다. 이로 인해 마모(수명 단축을 의미함), 열 방출 증가, 전력 소비 증가, 초점 맞추는 시간 증가 등의 문제가 발생합니다. 이러한 모든 요소에서 액체 렌즈가 승리합니다. 예를 들어, e-con Systems의 3.4 MP 자동 초점 카메라인 See3CAM_30은 세미 AR0330을 기반으로 하여 뛰어난 자동 초점 성능을 제공하는 액체 렌즈를 탑재하고 있습니다.

이제 액체 렌즈의 몇 가지 단점을 VCM 자동 초점 렌즈와 비교하여 살펴보겠습니다. 액체 렌즈는 VCM 렌즈에 비해 훨씬 비쌉니다. 또한 VCM 자동 초점 렌즈의 공급망이 훨씬 넓기 때문에 더 나은 가용성과 공급업체 다양성을 제공합니다.

액체 렌즈와 VCM에 대한 자동 초점에 대해 더 알고 싶으신가요?액체 렌즈 자동 초점 vs. 보이스 코일 모터(VCM) 자동 초점 블로그를 읽어보세요.

액체 렌즈의 장단점

이전 섹션에서는 액체 렌즈와 VCM 자동 초점 렌즈의 차이점을 살펴봤습니다. 이 섹션에서는 액체 렌즈의 장단점을 종합적으로 살펴보겠습니다.

액체 렌즈는 일반 광학 렌즈에 비해 다음과 같은 여러 가지 이점을 제공합니다:

1. 1. 임베디드 카메라 솔루션에 사용되는 기존 렌즈와 비교했을 때 상당히 컴팩트합니다.
2. 또한 전동 카메라보다 더 빠르고, 초점 거리가 더 많으며, 전력 소모가 훨씬 적습니다.
3. 여러 개의 렌즈가 있는 대형 카메라 모듈이 필요하지 않습니다. 하나의 액체 렌즈로 모든 초점 거리를 처리할 수 있습니다.
4. 좋은 이미지 안정화를 제공합니다.

그러나 액체 렌즈 기술에는 몇 가지 단점도 있습니다:

1. 전문가들은 빛의 산란이 문제를 일으킬 수 있다고 생각합니다.
2. 좁은 지역에서 액체가 흐르는 것을 막는 것은 어려울 수 있습니다.
3. 액체 렌즈는 수만 개의 부피로도 다른 렌즈보다 더 비싼 경향이 있습니다.

임베디드 비전에서 액체 렌즈 자동 초점의 주요 응용 분야

액체 렌즈 카메라는 일반적으로 카메라가 다양한 거리의 물체에 초점을 맞춰야 하는 응용 분야에서 사용되는 자동 초점 카메라입니다. 이 카메라는 소형 및 대형 센서 형식 뿐만 아니라 가시광선 및 근적외선에서도 작동할 수 있어 다양한 임베디드 비전 응용 분야에 적응할 수 있습니다. 응용 프로그램 목록은 무궁무진할 수 있지만, 여기에서 가장 인기 있는 몇 가지를 살펴보겠습니다:

• 전자 상거래 및 산업 응용 프로그램
• 생명 과학
• 생체 인식

전자 상거래

액체 렌즈 기술은 전자상거래 물류를 개선하는 데 도움이 되고 있습니다. 고정식 마운트와 휴대용 바코드 리더기 모두 액체 렌즈를 사용합니다. 패키지 추적을 위한 바코드 스캔은 배송 중에 여러 번 이루어집니다. 액체 렌즈는 픽업 중 핸드헬드 스캐너, 물류 허브의 고정 스캐너, 배송 시 핸드헬드 스캐너를 사용하여 물건을 스캔하는 데 사용됩니다. 이러한 산업 환경에서 사용되는 액체 렌즈 카메라는 패키지 추적을 빠르고 정밀하며 신뢰할 수 있게 해줍니다.

생명 과학

액체 렌즈는 매끄러운 자동 초점 기능으로 인해 현미경 응용 분야에 전력을 공급하는 것으로 알려져 있습니다. 여러 개의 물체 평면이 덮이도록 합니다. 또한 미니어처 카메라에 통합할 수 있어 현미경 장치에 매우 유용합니다.

생체 인식

디지털 트랜스포메이션의 폭발적인 증가로 인해 보안 시스템의 긴급한 필요성이 대두되고 있습니다. 액체 렌즈가 가능한 솔루션은 홍채 인식과 같은 미래에 대비한 보안 프로토콜을 구축하는 데 있어 기존 광학 솔루션보다 더 효율적입니다. 이러한 비접촉식 식별 및 검증 시스템의 원활한 작동을 위해 필요한 정확도와 속도, 자동 초점 기능을 제공합니다.

액체 렌즈를 활용한 임베디드 비전의 다른 인기 있는 사용 사례로는 스마트 농업, UAV, 치과, 문서 스캐너, 상처 측정 장치 등이 있습니다.

액체 렌즈는 확실히 미래의 영상 기술입니다. 카메라가 우리 삶의 일부가 되면서 이 기술의 발전에 대한 열망은 점점 더 커지는 기능을 갖춘 소형 카메라로 이어졌습니다.

e-con Systems에서 제공하는 액체 렌즈 카메라

e-con Systems는 거의 20년 동안 임베디드 비전 세계의 한계를 뛰어넘어 왔습니다. 우리는 미래를 대비한 카메라 솔루션을 만들어 혁신 곡선 앞에 자부심을 가지고 있습니다. 저희 액체 렌즈 카메라를 살펴보세요:

• See3CAM_160 – 16MP 자동 초점 USB 3.1 1세대 카메라
• e-CAM160A_MI298_MOD – 16MP 자동 초점 카메라 모듈
• See3CAM_130 – 4K 자동 초점 USB 카메라
• e-CAM130_MI1335_MOD – 13MP 자동 초점 카메라 모듈
• See3CAM_30 – 액체 렌즈가 장착된 3.4MP 자동 초점 USB 카메라 참조

제품에 카메라를 통합하는 데 도움이 필요하시면 camerasolutions@e-consystems.com 로 문의해 주세요. 또한, 저희 카메라 셀렉터를 방문하여 저희 카메라 포트폴리오를 전체적으로 확인하실 수도 있습니다.