미광이란?

미광은 광학 시스템의 센서를 방해하는 의도하지 않은, 불필요한 빛입니다. 외부에서 찍은 사진을 얼룩지게 하는 햇살이나 생일 케이크 동영상에 겹쳐서 떠다니는 촛불을 떠올려 보십시오. 최종 이미지에 도달하는 계획되지 않은 빛은 미광으로 간주되며 증강 현실(AR), 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS), 현미경 연구, 우주 기반 이미징 등 다양한 응용 분야에서 시스템에 영향을 미칠 수 있습니다. 

미광은 시스템에 유입된 외부 광원이 내부 부품과 상호 작용하여 발생합니다. 미광에는 광학 시스템 내에서 빛의 침투가 나타나는 방식에 따라 정의되는 여러 가지 유형이 있습니다. 

렌즈 플레어: 시스템에 대한 내부 반사로 인해 이미지에 줄무늬 또는 밝은 구형의 렌즈 플레어가 나타날 수 있습니다. 렌즈가 밝은 빛을 바라보는 경우 흔히 발생합니다. 렌즈 플레어는 한 번에 여러 대의 카메라를 분석해야 정확한 물체 감지가 가능한 운전자 지원 시스템에서 문제가 될 수 있습니다.

빛의 샘: 광학 시스템의 구조물을 통해 설계되지 않은 곳에 빛이 들어갈 수 있습니다. 이러한 빛은 외부 광원이나 시스템 내부에서 나올 수 있으며 대비를 줄여 이미지 손실을 생성할 수 있습니다. LCD 모니터와 장치 디스플레이에서 프레임이 단단히 맞지 않을 때 빛이 새는 현상이 흔히 발생합니다. 

산란: 빛이 입자, 표면의 불규칙성 또는 기계 부품과 상호 작용하면 빛이 여러 방향으로 분산되어 최종 이미지가 흐릿해질 수 있습니다. 망원경 및 위성과 같이 여러 개의 거울이 광학 시스템의 일부인 장치에서 반사 표면이 불완전하면 산란 효과를 발생시켜 최종 이미지에 음영과 노이즈를 발생시킬 수 있습니다. 

고스팅: 고스트 이미지는 광학적 요소 사이에서 빛이 반사되어 1차 이미지의 희미한 중복을 생성하는 반사를 일으킬 때 발생하는 산란의 특정한 결과입니다. X선과 같은 의료 응용 분야에서 고스트 이미지는 측정 정확도와 진단의 신뢰성에 영향을 줄 수 있습니다.  

베일링 글레어: 플레어라고도 하는 베일링 글레어는 광원이 확장될 경우 이미지에서 발생하는 대비 손실을 말하며 세부 사항을 가립니다. 원이나 줄무늬로 나타날 수 있으며 이미지 상에서 밝은 개체와 겹치는 경우가 많습니다. 로봇 공학 시스템이 ‘시각’에 따라 작업을 수행하는 산업 환경에서는 베일링 글레어가 인식을 모호하게 할 수 있습니다. 

미광은 이미지 품질을 저하시켜 광학 시스템의 성능과 정확도에 영향을 미칩니다. 가짜 결함을 생성하고, 색상을 왜곡하고, 측정에 영향을 미치며, 환경 세부 정보를 모호하게 만들 수 있습니다. 산업 전반에서 미광 분석 및 관리는 안전, 정확성 및 효율성에 영향을 줄 수 있는 문제를 방지하는 데 매우 중요합니다.  

자동차 안전: 첨단 운전자 지원 시스템(ADAS)은 차량 주변 환경을 지속적으로 모니터링하는 여러 카메라에 의존합니다. 미광은 이러한 카메라가 시각 정보를 보고 분석하는 방식을 방해하여 물체를 제대로 감지하지 못하게 할 수 있습니다. 

항공 우주 인식: 태양과 다른 별들에서 발생하는 미광이 망원경과 위성에 들어갈 수 있으며, 데이터 수집의 정확성을 떨어뜨리고 임무 목표를 손상시킬 수 있습니다. 헤드업 디스플레이(HUD)를 사용하여 탐색하는 조종사도 이러한 영향을 받을 수 있습니다. 미광으로 인한 눈부심이 가시선에서 중요한 정보의 가독성을 저하시킬 수 있기 때문입니다.  

의료 정확성: MRI 스캐너, X선 기계, 피부경 및 레이저 눈 수술 시스템과 같은 의료 영상 장치에서 미광은 아티팩트, 불량한 영상 대비 및 왜곡을 발생시켜 정확한 진단과 성공적인 치료를 저해할 수 있습니다. 

AR/VR 경험: 자연스러운 몰입감은 디지털 현실을 매력적으로 만드는 원동력입니다. 미광이 증강 현실(AR) 또는 가상 현실(VR) 광학 시스템에 들어가면 가상 환경을 방해하고 사용자 경험에 부정적인 영향을 미칩니다.

이러한 문제를 방지하려면 엔지니어가 1) 미광의 원인을 식별하고, 2) 미광이 발생하는 원인을 분석하고, 3) 문제를 해결할 수 있는 올바른 설계 옵션을 선택할 수 있어야 합니다. 불필요한 빛을 차단하거나 흡수하기 위해 배플 또는 라이트 트랩을 사용하고, 광학 표면에 반사 방지 코팅과 재료를 적용하고, 빛이 들어오는 것을 방지하기 위해 렌즈에 차폐막과 음영을 추가하는 옵션이 있습니다.

지금까지 미광 해석에는 물리적 프로토타입이 필요했습니다. 따라서 공정 종료 시점에서만 미광을 측정할 수 있었으며, 이는 제품 설계를 수정하기에는 너무 늦은 시기였습니다. 단색화 장치(monochromator) 및 분광복사계(spectroradiometer)와 같은 툴은 엔지니어가 미광을 이해하는 데 도움을 주었지만 전체 장치를 제작하는 데 비용과 지연을 초래했습니다. 오늘날 엔지니어들은 광학 시뮬레이션 소프트웨어에 의지하여 광학 시스템을 모델링하고 물리적 프로토타입을 제작하기 훨씬 전에 미광 영향을 사전에 해결합니다. 

광학 및 광기계 설계 소프트웨어: 미러 마운트, 하우징 브래킷, 조리개 및 렌즈 배럴과 같은 기계적 구성 요소를 포함한 전체 광학 시스템을 모델링하는 데 사용됩니다. 이를 통해 엔지니어는 다양한 시나리오와 조건에서 시스템을 평가할 수 있습니다.

광선 추적 소프트웨어: 광선이 광학 시스템을 통과할 때를 시뮬레이션하는 데 사용됩니다. 광선 추적 소프트웨어는 특히 복잡한 원격 시스템에서 엔지니어가 빛이 이미지 품질에 미치는 영향을 분석하는 데 도움이 됩니다. 

이미지 분석 소프트웨어: 광학 시스템에서 생성된 이미지를 분석하는 데 사용됩니다. 이 소프트웨어는 미광에 의해 생성된 결함을 식별하고 이미지 품질과 신뢰성을 평가하는 데 도움이 됩니다.  

시뮬레이션 소프트웨어는 엔지니어가 시스템 설계에서 미광 오염을 최소화하는 데 도움이 됩니다. 미광의 소스, 동작 및 영향을 이해하면 성능을 최적화하고 잠재적인 문제를 방지할 수 있습니다. 빛의 움직임에 대한 이러한 사전 탐구는 새로운 통찰력을 지속적으로 제공하고 광학 기술, 시스템 및 응용 분야의 혁신을 가속화합니다. 

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