라인 스캔 카메라란?
라인 스캔 카메라 (영어: line scan camera) 는 라인 형태로 물체를 촬영하여 한 장의 이미지로 합성하는 카메라입니다.
흔히 비교되는 영역 센서 카메라는 시야 전체를 한 번에 촬영합니다. 반면, 라인 스캔 카메라는 한 줄의 라인 센서에 대해 대상물을 직각 방향으로 이동시키거나 카메라를 이동시키면서 연속적으로 촬영하여 평면적인 이미지를 얻을 수 있습니다.
가로형 이미지를 획득할 때, 라인 스캔 카메라는 픽셀 단위로 발생하는 미세한 변화도 포착할 수 있습니다.
라인 스캔 카메라의 사용 용도
라인센서 카메라는 도로, 외벽을 비롯한 사회기반시설 검사부터 부직포, 기어, 반도체 부품 등의 산업용 검사, 미술품 분석, 육안으로 검사하던 과일 선별 등 다양한 용도로 활용되고 있습니다.
라인센서 카메라가 적합한 대상물은 크기가 큰 것, 고정밀 해상도가 필요한 것, 연속적으로 긴 것, 입체적인 외관을 가진 것 등입니다.
예를 들어, 크기가 큰 물체를 촬영할 경우, 영역 센서로 분할하여 촬영하는 방법도 있지만 여러 장의 이미지를 이어 붙여야 합니다. 반면, 라인 센서를 사용하면 한 장의 이미지로 촬영할 수 있기 때문에 이미지를 이어 붙이는 작업이 필요하지 않습니다.
라인 스캔 카메라의 원리
라인 스캔 카메라는 일반 카메라와 마찬가지로 렌즈에서 들어온 빛을 CCD, CMOS 등의 촬영 소자에서 결상시켜 전자적 신호로 변환하여 이미지로 출력합니다.
한 줄의 라인 센서로 구성된 촬영 소자에 대해 피사체를 수직 방향으로 이동시켜 연속적으로 촬영합니다. 그리고 여러 장의 이미지를 합성하여 연속적인 이미지를 획득합니다. 라인센서 카메라는 크게 흑백 이미지를 획득할 수 있는 모델과 컬러 또는 비가시광선 이미지를 획득할 수 있는 모델로 나뉩니다.
컬러 이미지를 획득할 수 있는 모델은 라인 센서의 배열이 1~3열 정도이며, 다층 구조로 되어 있습니다. 이는 하나의 센서에서 얻을 수 있는 색상 정보가 하나이기 때문인데, 3열의 컬러 센서에서는 특정 1픽셀을 청색, 녹색, 적색의 색상 정보를 얻을 수 있는 3개의 이미지 센서로 촬영합니다.
반면, 1열 컬러 센서에서는 특정 1픽셀을 1개의 이미지 센서로 촬영하기 때문에 단일 색상 정보만 얻게 됩니다. 그리고 주변의 색 정보를 통해 특정 1픽셀의 색 정보를 추정하기 때문에 색의 정확도가 3열 컬러 센서보다 떨어집니다.
라인 스캔 카메라 선택 방법
라인 스캔 카메라를 선택할 때 중요한 것은 다루는 대상 시스템의 해상도, 노출 제어, 고속 대응, 감도 등을 종합적으로 판단하는 것입니다.
1. 노출 제어
기존 라인 스캔 카메라는 노출 제어가 없어 속도 변동에 따라 수동으로 광원의 밝기를 변화시켜야 했습니다. 전자식 셔터를 사용하면 속도 변화가 있어도 자동으로 노출 시간을 변경하여 동일한 밝기로 촬영할 수 있습니다.
2. 고속 대응
데이터 처리 능력을 나타내는 처리량으로 판단합니다. 현재 최고 속도 수준의 카메라가 판매되고 있습니다.
3. 감도
기존 라인 스캔 카메라는 1라인 스캔 분의 노출 시간밖에 확보할 수 없기 때문에 강한 광원을 필요로 합니다. 따라서 센서 자체는 개구율 100%의 고효율 센서를 사용합니다. 또한, 타임 딜레이 통합 기술을 사용하여 감도를 수십 배 이상 향상시킨 카메라도 있어, 광량을 높일 수 없는 장소나 고속 스캔에 적합하다.
4. 음영 보정
최신 카메라는 픽셀 내 미세한 감도 차이를 카메라가 실시간으로 보정하는 기능이 있습니다. 이 도구를 사용하여 조명 불균형으로 인한 폭 방향의 광량 변화 보정인 쉐이딩 보정이 가능합니다.
라인 스캔 카메라에 대한 추가 정보
라인 스캔 카메라 제조사
라인 스캔 카메라는 긴 길이의 물체 검사나 입체물의 외관 검사 등 특정 분야에서 사용됩니다. 따라서 영역 센서 카메라에 비해 시장이 제한적이라고 할 수 있다. 라인 센서 카메라의 시장 규모는 면적 센서 카메라의 40% 정도이지만 빠르게 성장하고 있습니다.
라인 스캔 센서 카메라는 개발 중인 제품이기 때문에 제조업체가 많습니다.. 규모가 큰 회사로는 키엔스 주식회사, 하마마츠 포토닉스 주식회사 등이 있습니다. 그 외에도 (주)코어텍, (주)아발데이터, (주)제이에이아이코퍼레이션 등 많은 업체들이 있습니다.