탐색 건너뜀

렌즈 테스트의 안정성과 효율성을 높여주는 Renishaw 증분 엔코더

스마트폰은 최근 몇 년 사이 점점 더 보편화되어 전 세계인의 필수 품목으로 자리를 잡았습니다. 글로벌 스마트폰 시장은 2013년 최초로 10억 개를 돌파했으며 2014년에는 12억 개로 그 수가 증가할 것으로 예상됩니다.

UMA 검사 장비 내부 구조

스마트폰 카메라는 이제 현대인의 필수 도구가 되었으며, 많은 사람들이 일상 생활 속 영상을 담아 친구나 가족과 공유하고 있습니다. 오늘날 디지털 휴대폰 카메라의 메가픽셀 수가 날로 증가하고 있어 렌즈 품질이 그 어느 때보다 중요해졌습니다. 디지털 사진 해상도를 실제로 제한하는 요인이 디텍터 자체의 해상도가 아닌 카메라 렌즈인 경우가 많습니다. 현재 주요 스마트폰 제조사들은 신규 고객을 끌어들이기 위해 카메라 기능을 개선하는 데 심혈을 기울이고 있습니다. 대만의 UMA Technology Inc(UMA)는 정확하고 빠르고 신뢰할 수 있는 렌즈 오류 검출 구조를 제공할 수 있는 옵티컬 테스트 장비를 개발합니다.

“재설계 이전에는 장비의 리니어 스테이지가 스테퍼 모터에 의해서만 구동되어 반복정도가 만족스럽지 못한 수준에 머물렀습니다. Renishaw의 RGH22 엔코더 시스템을 설치하자 분해능이 0.1 µm로 개선되어, 제품의 경쟁력이 높아졌습니다.”

UMA (대만)

렌즈 검사

영상 품질을 보장하기 위해 렌즈 테스트 장비가 사 용됩니다. 렌즈의 광학 품질은 렌즈에 의해 영상 센서로 직접 투영되는 균일 조명식 ISO 12233 차트 표준을 사용하여 측정됩니다. 이 테스트 패턴은 전자 스틸 사진 카메라의 분해능, 한계 해상도 및 MTF(modulation transfer function)를 결정하는 영상 평가 도구입니다. 렌즈마다 다른 품질의 영상을 투영합니다. 즉, 고품질 렌즈는 차트 표준을 충족하지만 품질이 불량한 렌즈는 그렇지 못합니다. Renishaw는 소형 렌즈 대량 생산 라인 테스트용으로 고안된 UMA의 DSC-E1 시리즈에서 요구하는 옵티컬 엔코더 구성품을 공급해 왔습니다.

일반적인 테스트 절차는 DSC-E1 시리즈의 모바일 플랫폼에 렌즈 트레이를 정밀하게 배치하는 것부터 시작됩니다. 그런 다음 후보 렌즈가 표준 차트와 아래의 영상 센서에 일렬로 정렬됩니다. 각 렌즈 테스트에서는 9 - 25곳의 영상 영역을 검사하는데, 각 렌즈에 걸리는 총 시간은 3초 미만입니다. 플랫폼은 X 방향과 Y 방향 모두 앞, 뒤로 빠르게 이동하며, 이때 정확도는 각 축에서 옵티컬 엔코더가 제공한 고품질 폐쇄 루프 피드백 정보에 따라 결정됩니다. UMA 선임 프로젝트 관리자인 Mr. Sentry Lee는 다음과 같이 말합니다. “모바일 플랫폼은 테스트 장비의 핵심 구성품 중 하나로, 테스트 결과에 결정적인 영향을 미치며 스크류 구동 시스템과 함께 두 개의 스테퍼 모터를 사용합니다. 접착 테이프가 달린 RGS20 스케일이 있고 분해능이 0.1 µm인 Renishaw의 RGH22 옵티컬 엔코더 시스템을 플랫폼의 X축과 Y축 모두에 설치했습니다. 리니어 스테이지가 광원 및 영상 센서에 맞춰 렌즈를 배치할 수 있으며, 전반적인 정확도는 1 – 2 µm 수준입니다.”

높은 정확도의 고정밀 모바일 플랫폼

Mr. Lee가 모바일 플랫폼의 정확도가 왜 중요한지 설명합니다. “스마트폰 카메라 렌즈의 크기와 디텍터 프레임의 여러 지점 영상을 포착해야 하는 필요성 때문에 광원과 영상 센서 사이 옵티컬 경로의 편차는 매우 작아야 합니다. 렌즈 배치에 오류가 있으면 렌즈 자체가 우수해도 불량이 유발되어 전반적인 수율이 감소하고 생산 비용이 증가할 수 있습니다.” 완성품 수율에 직접적인 영향을 미치는 테스트 반복정도 역시 마찬가지로 중요합니다. 렌즈 품질을 확인하는 벤치마크가 마련되었습니다. UMA는 ±3%의 일반적인 검출 오류율을 통한 최고의 수율과 최소한의 불량률을 충족하도록 요구하고 있습니다.

Mr Lee는 다음과 같이 덧붙입니다. “재설계 이전에는 장비의 리니어 스테이지가 스테퍼 모터에 의해서만 구동되어 반복정도가 만족스럽지 못한 수준에 머물렀습니다. Renishaw의 RGH22 엔코더 시스템을 설치하자 분해능이 0.1 µm로 개선되어, 제품의 경쟁력이 높아졌습니다.”

몇 가지 방식으로 기계 구조에 부착되는 일반적인 엔코더의 스케일은 시스템의 측정 성능을 위한 기본 요소입니다. 일반적으로 스케일의 열 팽창률은 종종 다른 소재로 만들어진 모재의 열 팽창률과 다릅니다. 화강암은 열 팽창이 상당히 작다는 이점을 포함하여 다양한 이점을 제공합니다. 기존 스케일은 온도에 따른 측정 불확실성을 유발하는데, 6 x 0.1 mm 단면의 금박 강철 스트립인 Renishaw RGS20 자체 부착식 테이프 스케일을 사용하면 이 문제가 해소됩니다. 이 스케일은 모재에 마스터링되며 모재와 함께 정밀하게 확장되므로, 히스테리시스(이력 현상)가 제거되어 측정이 완전 예측 가능해지고 고정 구멍 없이 간편하게 설치할 수 있습니다.

고속 검출

속도는 장비 성능에 대한 산업 평가에서 또 다른 중요 요소입니다. Mr. Lee는 설명합니다. “트레이에는 렌즈 에지와 인서트 사이에 간극이 있습니다. 원래 시스템은 렌즈, 광원 및 영상 센서가 정렬될 때까지 위치를 다시 조정하느라 종종 여러 차례 시도를 해야 했습니다. 그 결과, 공정 효율 개선이 커다란 과제였습니다. Renishaw의 고성능 엔코더를 사용하면 최신 시스템이 한 번에 정확한 위치를 찾을 수 있어, 처리 시간이 상당히 단축됩니다.”

Mr. Lee는 덧붙입니다. “스마트폰과 모바일 기기의 폭발적인 성장에 힘입어 우리의 잠재 시장은 20배나 성장했습니다. 이러한 기회를 잡기 위해서는, 장비 속도를 개선해 주도적인 입지를 유지해야 합니다. Renishaw의 엔코더는 시장에 널리 알려져 있으며, 다른 브랜드에 비해 비용 대비 성능비가 매우 우수합니다. 다른 브랜드를 선택할 이유가 전혀 없습니다.”

최고 수준의 납품과 서비스

Renishaw는 모든 업계의 전 세계 고객 요구를 충족시키기 위해 전문적/기술 솔루션과 최고 수준의 서비스를 제공하기 위해 노력합니다. 또한 생산 효율을 개선하기 위한 신규 제품 개발에 있어 UMA를 계속 지원하고 있습니다. Mr Lee는 “핵심 구성품 공급자인 Renishaw는 탁월한 판매 후 서비스를 제공하고 대응과 납품이 신속하므로 공급에 대해 신경쓸 필요 없이 신제품 개발에 더 많은 자원을 할당할 수 있다”고 결론을 내립니다.

RGS20 테이프 스케일의 RGH22 판독 헤드