ADAS(Advanced Driver Assistance System)는 운전자가 안전하고 편리하게 자동차를 주행할 수 있도록 도와주는 첨단 운전자 보조 시스템을 말한다.
대표적으로 ▲전방 충돌방지 보조(FCA, Forward Collision-Avoidance Assist) ▲차로 이탈방지 보조(LKA, Lane Keeping Assist) ▲안전 하차 보조(SEA, Safety Exit Assist) ▲운전자 주의 경고(DAW, Driver Attention Warning) ▲후, 측방 모니터(BVM, Blind-spot View Monitor) ▲차로 유지 보조(LFA, Lane Following Assist) ▲서라운드 뷰 모니터(SVM, Surround View Monitor) ▲후방 교차 충돌방지 보조(RCCA, Rear Cross-Traffic Collision-Avoidance Assist) ▲원격 스마트 주차 보조(RSPA, Remote Smart Parking Assist) 등 시스템이 있다.
이러한 시스템의 완성도가 높아지면 우리가 흔히 말하는 자율주행 자동차를 만들 수 있다. 광학을 하는 입장에서 이러한 시스템에 공통적으로 적용되는 몇 가지 사항들을 정리할 수가 있다. ADAS에 적용되는 광학계의 특징은 ▲Long object distance 광학 ▲광범위한 파장 ▲협각에서 광각까지 다양한 FOV(Field of View) ▲긴 초점거리, 작은 F-number, 비교적 큰 입사동(Entrance Pupil) ▲여러 형태의 모듈 등이 있다.
기존의 스마트폰 카메라의 검사를 수행해온 CL(Collimating Lens)의 사양변경으로 통해서 위의 5가지 특징에 부합되는 검사용 광학렌즈를 개발해서 적용할 수 있다.
먼저, CL이라고 명명한 콜리메이팅 렌즈(Collimating Lens)에 대해서 알아보자. 카메라 모듈의 검사장비를 개발하는 전문가에 따라서 여러 가지 이름으로 불리우고 있다. 콜리메이팅 렌즈, 콜리메이터 렌즈, 컨벌전 렌즈(Conversion Lens), 리레이 렌즈(Relay Lens) 등이 모두 같은 렌즈를 말하고 있다.
근거리의 차트를 원거리의 버추얼 이미지(virtual image)로 만드는 과정에서 빛을 Collimating(평행화)한다는 의미에서 콜리메이팅 또는 콜리메이터 렌즈라고 한다. 차트 상의 거리를 각도로 바꾸어 준다고 해서 컨버전 렌즈라고 하고 해상력 차트에서 카메라 모듈로 연결을 해준다는 의미에서 리레이 렌즈라고 한다.
이러한 CL은 입사각과 출사각이 있는데 CL의 출사각은 피검렌즈의 입사각을 말한다. CL의 출사동(Exit Pupil)은 일반적으로 피검렌즈 방향에 존재한다. 출사동은 크기와 위치가 존재한다. 아래의 그림은 대표적인 CL의 구조이다.
CL의 출사동은 검사장비의 특성상 기구물에 의한 Vignetting이 없어야 한다. CL의 출사동은 피검렌즈의 입사동과 위치를 일치시켜서 세팅을 마무리할 수 있다. 적절한 CL의 사용은 검사공간을 줄여주고 성능적인 차이가 작아야 한다. 이러한 CL은 visible영역 뿐만아니라 IR영역에서도 사용이 가능하다.
피검렌즈의 화각이 좁은 망원렌즈의 경우에 있어서 기존의 CL를 적용하면 차트의 크기가 작아지는 단점이 있다. 특히, 근거리에서는 상당히 작아진다. 이에 맞도록 차트의 크기를 확대해 주는 협각용 CL도 있다.
자동차용 카메라 모듈 중에서는 외부 환경이나 특별한 용도 또는 디자인 적인 이유가 원인이 되어서 비대칭형 카메라 모듈을 검사하는 경우가 많다. 이에 따라서 CL의 원하는 부분을 절단해서 검사에 문제가 없도록 진행이 가능하다.
CL, Chart, Illumination이 하나의 모듈에 있고 CL과 Chart간의 거리가 조정되는 것을 CM(Collimating Module)이라고 한다. 대표적인 것은 CM-10120이 있다. CM-10120의 등장 배경에는 자동차 광학계에서 흔히 볼 수 있는 초광각 렌즈에 대한 검사가 어렵기 때문에 고안이 된 것이다.
일반적인 CL의 경우에는 125도 정도를 넘어가면 디스토션(Distortion)이 많이 발생해서 검사 광학계로서는 적합지 못하다. 그래서, 125도 넘는 피검렌즈에 대해서 아래와 같은 방법이 고안됐고 이것은 CM의 시작이다.
125도까지는 CL-1223C가 검사를 하고 나머지 4곳은 원하는 필드(Field)에 CM-1120을 배치해서 검사를 수행하는 것이다. 이러한 검사는 평면 피사체를 가지는 초광각 렌즈의 검사에 적합하다. 그러나 차량용 렌즈에 있어서 반드시 평면 피사체만 존재하는 것이 아니다. 그 이유는 카메라와 같은 것은 평면 피사체를 촬영하는 위지이지만 차량의 경우에는 필요에 의해서 곡면 피사체에 적용돼야 할 필요가 있는 것이다. 곡면 피사체에 대응하기 위해서는 CM으로만 구성된 검사 시스템이 필요하다.
CM을 여러 개 사용해서 초광각 카메라 모듈의 검사가 가능하다. 원하는 영역만 골라서 검사하기 때문에 불연속 필드검사라고 한다. 평면 피사체 및 곡면 피사체에 대해서 검사가 가능하고 개수에 따라서 5채널, 9채널, 13채널의 시스템이 적용된다. CM은 각도가 작은 여러 개의 모듈을 이용하기 때문에 CM이 적용되더라도 카메라 모듈이 가지는 원래의 성능에 미치는 영향은 상당히 작다. 해상력 검사에 유리하다.
최근에는 검사거리를 연동하는 검사시스템의 요구가 많다. 차트의 거리를 수동이 아닌 자동으로 조정하여서 하나의 장비에서 여러 거리에 대한 검사가 이루어 질 수 있다. 아래는 당사에서 개발이 완료된 전동식 CM인 CM-10120M이다.
