초록 ▼

1. 최종목표
폰 카메라(휴대폰이나 스마트폰에 달린 카메라)에 사용되는 렌즈의 해상력(spatial resolution)을 검사하는 자동화 시스템을 개발하는 것이 최종 목표이다. 최신 폰카메라의 화소수는 8MP 혹은 12MP로 고도화 되어 무엇보다 렌즈 해상력이 주요한 성능 지표일 뿐만 아니라 고화소화는 촬상(imaging) 속도 저하 등의 문제를 수반하므로 측정의 고신뢰성 및 고속화가 이루어져야 한다.
2. 개발내용 및 결과
(1) 렌즈의 미세 자세 보정을 위한 초정밀 병렬 스테이지 개발자동화는 렌즈 혹은 트레이의

1. 최종목표
폰 카메라(휴대폰이나 스마트폰에 달린 카메라)에 사용되는 렌즈의 해상력(spatial resolution)을 검사하는 자동화 시스템을 개발하는 것이 최종 목표이다. 최신 폰카메라의 화소수는 8MP 혹은 12MP로 고도화 되어 무엇보다 렌즈 해상력이 주요한 성능 지표일 뿐만 아니라 고화소화는 촬상(imaging) 속도 저하 등의 문제를 수반하므로 측정의 고신뢰성 및 고속화가 이루어져야 한다.
2. 개발내용 및 결과
(1) 렌즈의 미세 자세 보정을 위한 초정밀 병렬 스테이지 개발자동화는 렌즈 혹은 트레이의 반송 시스템을 요구하며, 이는 렌즈 자세의 불확실성을 야기한다. 렌즈 자세를 측정하고 이를 보정하기 위한 압전 소자 기반의 초정밀 병렬 스테이지를 개발하였다.
(2) 유연 힌지 및 이를 이용한 변위 증폭 메커니즘 해석·설계 기술 개발렌즈의 자세 조정을 위해서는 서브미크론 단위의 정밀도가 요구되는데, 이를 위해 유연 힌지를 응용한 메커니즘을 설계하고 해석하는 기술을 개발하였다.
(3) 렌즈의 자세 측정 및 보정 알고리즘 개발 렌즈의 자세를 측정하고, 측정값을 바탕으로 보정하는 알고리즘을 개발하였다.
(4) 고속 검사를 위한 영상획득 및 MTF 측정 기술의 도입 및 통합 영상획득 및 MTF 측정을 위해서 산업계의 표준으로 통하는 Trioptics사의 ImageMaster 장비를 응용하였다.
(5) 검사 자동화를 트레이 및 핸들러 개발 렌즈 반송과 양/불량 분리를 위한 핸들러를 개발하였다.
(6) 시스템 통합 및 시제품 제작
이상의 모듈을 통합하여, 최종 검사시스템을 제작하였으며, 렌즈 생산 라인에 투입하여 그 효과를 검증하였다.
3. 사업성과
? 기술적 성과
12MP 화소급 고화소 렌즈를 4.7 sec/개의 속도로 검사하는 자동화 시스템 개발하였다. 초정밀 스테이지 및 반송 시스템 개발을 통해 랩 장비(ImageMaster Pro 4)가 갖는 우수한 정밀도와 신뢰성을 유지한 채 자동화를 꾀하였고, 12MP 화소급 고화소 렌즈를 검사할 수 있는 최초의 생산 자동화 장비이다. 현재 폰카메라 메이커에서 고화소에 따른 신뢰성 확보를 위해 요구하는 정밀도를넉넉히 충족시킬 뿐만 아니라, 향후 신규 모델에 대해서도 유연하게 대처할 수 있는 시스템이다. 본 검사기를 통해 검사 속도를 현격히 향상시켰다. 현재 12MP급 렌즈를 검사 자동화하는 상대 시스템이 없어 직접적인 비교는 불가능하나, 8MP급 렌즈와 비교했을 때 약 300% 향상되었다. 종래의 시스템이 화소수 증가에 따른 검사 속도가 기하급수적으로 늘어나는 반면에, 신규 개발 장비는 화소수 증가에 둔감함을 감안하면 그 효과는 더욱 크다 하겠다.
? 경제적 성과
본 장비 1대당 9명(검사 속도의 300% 향상과 3교대 인원)의 검사 인력을 대체할 수 있다. 현재 7명 3개조로 운용되는 상시 검사 인력을 감안할 때 연간 6억 3천만 원의 원가 절감을 기대할 수 있다. 2개월간의 필드 테스트 데이터를 분석한 결과, 취급 부주의에 따른 불량률이 기존 2%에서 0.5%로 현격히 줄어들었음을 확인하였다. 이는 연간 2억원의 원가 절감 효과를 기대할 수 있다.또한 고객사 클레임 비율 역시 4% 수준에서 1% 수준으로 줄어들어, 이 역시 4억 2천만 원 정도의 원가절감을 기대할 수 있다. 이 상의 결과 연간 12억 5천만 원의 원가절감이 기대되며, 이는매출액 대비 8%에 해당하는 금액이다.
? 사회적 성과(일자리 창출 등)
본 과제의 긴밀한 산학협력 및 공동연구개발을 통해, 참여기업은 병렬 스테이지 해석 및 설계 기술, 유연 메커니즘 해석 및 설계 기술, 압전소자 응용 기술 등의 초정밀 스테이지 관련 기술을 습득하였다. 이는 참여기업의 경쟁력 강화와 인력 양성 효과를 꾀할 수 있었으며, 주관 대학 역시,현장에서 필요로 하는 기술 및 애로사항에 대한 심층적 이해와 커뮤니케이션 기술 등을 배움으로써, 현장 맞춤형 인력 양성에 도움이 되었다.
4. 기술개발결과 활용계획
참여 기업은 본 연구에서 개발한 시제품을 바탕으로 6대의 장비를 추가로 제작할 계획을 수립하여진행 중이다. 또한 본 연구의 핵심 기술인 초정밀 컴플라이언트 병렬 스테이지 설계 및 해석 기술은 향후 해상력 검사기 뿐만 아니라, 렌즈 외관 검사 장비와 렌즈 조립 검사 장비에 확대 적용할계획이다. 특히, 렌즈 조립 장비의 경우 미소한 틸트 오차에도 끼임이 발생하나 뾰족한 대책이 없는 애로 사항 중 하나여서 그 기대가 더욱 크다.

목차 Contents

• 개발결과의견서...1
• 최종보고요약서(초록)...2
• 목차...4
• 제 1 장 서론...5
• 제 1 절 고화소 렌즈 검사시스템 개요...5
• 제 2 절 기술개발의 필요성 및 중요성...7
• 제 3 절 국내.외 관련 기술 현황...10
• 제 2 장 과제개발 내용 및 방법...12
• 제 1 절 기술개발 목표...12
• 제 2 절 기술개발 내용...13
• 제 3 절 기술개발 추진방법...17
• 제 3 장 사업성과...21
• 제 1 절 기술적 성과...21
• 제 2 절 경제적 성과...55
• 제 3 절 기타 성과...57
• 제 4 장 결론...58