Adimec / 디스플레이 검사를 위해 CCD에서 CMOS로 전환해야 하는 3가지 이유
소개
LCD, LED, OLED, 고해상도 디스플레이는 휴대 전화, TV, 컴퓨터 모니터 그리고 다양한 소비재와 군용 또는 산업용 장치에서 쓴다.
곡선 디스플레이가 여기에 해당하며 곧 접을 수 있는 디스플레이가 나타날 것이다. 디스플레이는 구조가 복잡하기 때문에 여러 단계로 제조해야 한다. 각 처리 단계를 거친 후에 디스플레이에 아티팩트와 결함이 있는지 확인하는 것이 중요하다.
디스플레이 해상도가 높아지고 고객은 좀 더 우수한 품질을 요구함에 따라, 사람이 하는 육안 검사는 품질 저하를 초래할 수 있는 여지가 많다.
머신비전은 디스플레이 검사에서 처리량과 정확성을 향상하기 위해 사용됐다. 디스플레이 검사에는 단일 픽셀 결함을 해결하기 위해 디스플레이의 해상도가 최소 2배인 카메라가 필요하다. 따라서 1080p 디스플레이는 8메가 픽셀 카메라가 나이퀴스트(Nyquist) 한도를 초과해야 하며, 적어도 나이퀴스트보다 3배 이상 높아야 한다. 이제 4k 모니터가 일반화돼 32메가 픽셀 카메라가 필요하다.
디스플레이 검사 카메라는 역사적으로 CMOS에 비해 암전류(dark current)가 낮은 주요 원인이 CCD 때문인 경향이 있다. 속도나 가격과 같은 CMOS의 큰 장점은 CCD의 품질에 큰 비중을 두지 않았다. 그러나 8k 디스플레이가 나타나기 시작하면 카메라 해상도가 높아져야 한다. CCD에 머무르는 것은 가격이 오르고 속도가 줄어드는 것을 의미한다. 동시에 CMOS 센서는 이전보다 더 높은 품질을 가지며 심지어 암전류 사양이 CCD를 초과하기 시작한다.
여기에선 ‘디스플레이 검사가 CCD에서 CMOS로 전환하기 위해 올바른 방향을 제시한다.’고 생각하는 세 가지 이유를 제시한다.
향상된 검사 정밀도
해상도와 시야 (FOV)
AMS CMV50000 센서는 지금의 25 Mpx CMOS보다 사각 해상도(square resolution)가 20% 향상됐거나, 29 Mpx CCD 제품보다 조금 더 개선됐으며 전체 프레임을 위해 두 배로 향상됐다. 이는 또한 4, 5, 12, 25, 50 Mpx 카메라의 패턴 웨이퍼에 대한 FOV(시야)를 나타내는 것처럼 FOV를 증가시킨다.
이미지 균일성
렌즈 음영이나 조명비 균일도 따위가 해당하는, 저주파 편평한 필드 보정(LF-FFC) 이미지 결함과 같은 Adimec의 독점적인 이미지 균일성 개선을 사용해 보상할 수 있다. 아래의 앞뒤 이미지는 LF-FFC가 만드는 차이를 보여주며 그래프는 디지털로 어떤 일이 일어나는지 보여준다.
전체 시야의 선명한 이미지
모든 6도 자유도에서 Adimec의 정밀 센서 정렬은 전체 시야에 대해 우수하고 평탄한 이미지를 제공하며, 카메라와 렌즈 조정 요구 사항을 제거하지 않을 경우 최소화한다. 카메라 전면 판에 상대적인 센서의 정밀 정렬은 전체 시야에서 선명한 이미지를 갖는 데 중요하다.
Adimec의 독점적인 정렬 스테이션은 각 센서가 툴 매칭과 깨끗한 원시 이미지를 위해 6도 자유도에서 정확하게 정렬되도록 보장한다. 뛰어난 복사 성능과 카메라 상호 교환성을 위해 카메라와 카메라 사이의 매우 일관된 정렬을 달성한다.
검사 처리량
50 Mpx CMOS 대 50 Mpx CCD : CMOS가 절반도 안 되는 비용으로 4배 이상 빠르다.
S-50A30은 FOV(확대 축소)로 인해 처리량이 증가하는 해상도 공간에서 모든 카메라 중 최고 속도이며 S-50A30은 처리량의 선두 주자이다.
S-50A30의 CMV50000 센서는 비용이 절반 이하로 >50 Mpx 공간의 CCD 이미지 센서보다 4배 이상 빠르다. 3개의 고해상도 CCD 이미지 센서에 비해 CMV50000을 보여주는 아래 테이블을 고려하면 속도가 크게 증가한다.
적은 이동 단계로 처리량 높이기
25 Mpx와 비교할 때, 실험 대상 항목을 더 많이 이미지화할 수 있는 50 Mpx 센서의 보기 영역(Field of View) 증가로 인해 이동 단계가 줄어들면서 처리량이 증가한다.
해상도가 낮은 머신비전 카메라에 비해 다소 느린 프레임 속도에도 불구하고, 해상도가 높아지면 훨씬 큰 시야가 확보된다. 다음 그래픽과 표에는 S-50A30의 처리량이 나와 있다.
일정한 시야에서 향상된 해상도
S-50A30은 또한 25 Mpx 카메라(왼쪽 이미지)와 S-50A30(오른쪽 이미지)을 비교하는 아래 예제(왼쪽)와 같이 일정한 FOV에서 향상된 해상도를 제공한다. 오른쪽에 있는 테이블 그래픽은 일정한 시야에 대해 측정 분해능이 증가하는 것을 보여준다.
이미지 품질
밝고 어두운 필드 계측 또는 2D & 3D 계측에 이상적
S-50A30은 여러 가지 특성 때문에 디스플레이 검사에 적합한 해결책이다. 4:3 가로 세로 비율은 휴대 전화나 TV 디스플레이와 일치하거나 이를 커버한다. 낮은 콘트라스트 레벨은 높은 감도와 낮은 암전류로 검사할 수 있다. 또, 글로벌 셔터를 사용해 디스플레이 재생 빈도에 상관없이 모든 디스플레이를 검사할 수 있다. 높은 검사 처리율은 경쟁사의 CCD 카메라보다 더 나은 감도와 높은 프레임 속도로 달성할 수 있다.
향상된 감도
S-50A30은 높은 감도를 제공한다. 가시 스펙트럼 전반에 걸친 높은 양자 효율은 센서의 향상된 감도를 의미한다. Semi VITA ON 센서의 25 Mpx에 비해 양자 효율이 20% 증가했다. 더 인상적인 것은 노이즈가 있는 등가 조명(NEI, Noise Equivalent Illumination)으로 측정한 S-50A30의 절대 감도 향상이다. 이 모델에는 픽셀 크기, 노이즈 플로어(noise floor)와 양자 효율(Quantum Efficiency)이 포함된다.
디스플레이 검사를 위한 준비
S-50A30가 쓰이는 보기로는 디스플레이 검사 애플리케이션이 있다. 디스플레이의 해상도가 높아지면서 OLED와 곡선형 혹은 플렉시블 디스플레이로 변화하는 게 쉽지 않다. S-50A30은 디스플레이의 고해상도 측면 비율을 다루며, 허용할 수 있는 비용 수준에서 위에서 설명한 이미지 품질에 대한 중요한 핵심 요건을 충족한다.
CCD보다 절감되는 비용
29 Mpx CCD 카메라는 약 14,000달러이고, 50 Mpx CMOS는 그 가격의 약 절반이다. 고해상도 CMOS 카메라를 비교할 때 이 차이는 더욱 두드러진다. 47 Mpx CCD에 대한 센서 비용만 9,000달러로, 전체 S-50A30 50 Mpx 카메라보다 많다.
결론
따라서, 새로운 Adimec S-50A30과 AMS CMV 50000 센서는 향상된 해상도 이상을 제공한다. S-50A30은 고해상도 CCD 센서에 비해 분해능과 속도와 처리량이 한 단계 향상됐다. 25 Mpx 카메라인 S-25A80은 CCD 카메라보다 성능이 크게 향상됐으며, 50 Mpx 덕분에 CMOS 카메라는 디스플레이 검사에 이상적이다. 속도, 비용, 처리량 모두가 이 카메라를 머신비전 애플리케이션을 위한 최상의 선택으로 만든다.
자료 제공 : Adimec(www.adimec.com)
