12년 국제광자공학회 광학박람회(SPIE Photonics West 2012)에서, Imec사는 통합된 초미세 분광(hyperspectral) 센서를 가진 시스템온칩(system-on-chip, 여러 가지 기능을 가진 시스템을 하나의 칩으로 구현한 기술집약적 반도체 시스템) 이미지 센서에 기반을 둔 초미세 분광 카메라 솔루션을 선보였다. Imec사의 솔루션은 신속하며 소형의 비용효율적인 카메라 솔루션을 제공한다. 이것은 다양한 산업용 비전 장치에로의 적용을 목표로 하고 있다.
초미세 분광 카메라는 분광학(spectroscopy)과 이미지 처리기술을 결합한다. 이를 통해, 예를 들어 기존의 RGB(적-녹-청색) 이미지 처리기술을 사용하여 정확하게 구별하기 불가능했던 다른 물체 간의 차이를 구별할 수 있는 등의 작업이 가능해졌다. 이 기술은 농작물 스크리닝, 음식물 선택, 피부암 검지, 목표 검지 등과 같은 많은 영역에서 매우 유용하다.
그러데, 현재 이용 가능한 초미세 분광 카메라는 크고 비싸며 느리다. 그러므로 그것들은 시간이 아주 중요하거나 고속 대용량 처리 장치에는 사용할 수 없어서 그 사용은 매우 전문화된 연구 환경에만 국한되어 있다. Imec사의 칩에 기반을 둔 기술은 초미세 분광 이미지처리 기술의 산업용 적용에 길을 여는 것이며 작고 비용효율적이며 신속한 솔루션이다.
오늘 2012 국제광자공학회 광학박람회에서 선보인 Imec사의 완전 통합형 CMOS 초미세 분광 센서는, 현재 상업적으로 이용 가능한 CMOSIS CMV4000 이미지 센서(최대 180fps의 프레임레이트를 가진 4메가픽셀의 센서)의 상부에 웨이퍼 수준으로 직접 사후-프로세싱되는 한 쌍의 스펙트럼 필터로 구성되어 있다.
Imec사가 개발한 초미세 분광 필터는 560nm와 1,000nm 사이에서 100개의 스펙트럼 대역을 보유하고 있다. 필터 대역폭(Full Width Half Max, 각각의 변수가 최댓값의 1/2인 2개의 독립변수의 극한값의 차이에 의해 생기는 특성의 차이)은 560nm에서 3nm 그리고 1,000nm에서 20nm까지이며 필터의 투과율은 85%이다. 현재의 프로토타입 세트업에 사용되는 전형적인 통합 시간은 450와트 할로겐 조명에서 2ms와 10ms 사이이다. 이것은 최대 프레임레이트가 500fp까지 될 수 있음을 의미한다.
통합된 필터 디자인과 높은 스펙트럼 필터 효율성 덕분에, Imec사의 솔루션은 실제 산업용으로 사용되는 것과 경쟁할 수 있는 스캐닝 속도를 확보할 수 있다. 실증화 시험된 시스템의 속도는 1초에 2,000라인의 속도에 일치하며, 이는 현재의 최신식 초미세 분광 센서의 능력을 월등히 초과하는 것이다.
게다가, Imec사의 기술은 산업용 비전장치 분야에도 적용될 수 있다. 특수한 장치분야에로의 적용을 위해, 이미지 센서는 픽셀의 크기와 최대 프레임레이트 등을 결정하여 선택될 수 있다. 그것은 상업적으로 이용 가능한 센서나 맞춤형 센서로도 선택될 수 있다. 초미세 분광 필터는 스펙트럼 대역의 수와 스펙트럼 해상도를 변화시킴으로써 튜닝될 수 있다.
Imec사의 프로토타입 초미세 분광 카메라는 최신식의 이미지 프로세싱 방식을 사용하여 다른 물체를 자동으로 분류할 수 있도록 모든 상응하는 데이터를 캡처할 수 있다. Imec사의 솔루션의 분류 결과는 최신식의 초미세 분광 레퍼런스와 식물 재료와 같은 기록된 스펙트럼과 비슷한 특징적 능력이다.
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