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탁월한 정확도와 협업을 통해 이미징 시스템 전반을 가상으로 프로토타입화하고 테스트할 수 있다고 상상해 보십시오. ImSym – Imaging System Simulator는 업계 최초의 가상 프로토타입 제작 플랫폼을 제공합니다. 이 툴은 개발 프로세스를 간소화하고 비용을 절감하며 혁신적인 이미징 시스템을 그 어느 때보다 빠르게 출시할 수 있도록 설계되었습니다.
ImSym은 광학 설계 및 분석의 정밀성으로 정평이 난 CODE V와 LightTools의 뛰어난 정확성을 통합한 솔루션입니다. ImSym은 이러한 강력한 엔진을 활용하여 신뢰성 있고 상세한 시뮬레이션을 보장합니다. 이러한 통합을 통해 제품 개발 시간을 크게 단축하여 출시 기간을 단축할 수 있습니다. 또한, ImSym은 원활한 팀 협업을 지원하여 다양한 분야의 전문가들이 효율적으로 협업할 수 있도록 합니다. 이러한 통합적인 접근 방식은 생산성을 향상시킬 뿐만 아니라 이미징 시스템 개발의 전반적인 비용도 절감합니다.
ImSym을 사용한 중파장 적외선 (MWIR) 카메라에 대한 엔드투엔드 시뮬레이션
Description of an End-to-End MWIR Camera Model
엔드투엔드 MWIR 카메라 모델
적외선은 사람의 눈으로 볼 수 없을 만큼 파장이 긴 전자기 스펙트럼의 일부입니다. 적외선 이미징 카메라는 가시광선 스펙트럼 너머의 적외선 영역에서 작동하며, 적외선 파장 대역을 기준으로 크게 단파 적외선(1~3마이크론), 중파 적외선(3~5마이크론), 장파 적외선(8~15마이크론)의 세 가지 범주로 나뉩니다.
MWIR(중파 적외선) 영역은 열 신호를 감지하고 물체의 열 특성에 대한 자세한 정보를 제공할 수 있으므로 열화상이 필요한 분야에 특히 유용합니다.
이미지 소스: Shutterstock
예를 들어, ImSym을 사용하여 중파장 적외선(MWIR) 카메라 모델을 만들어 보겠습니다. 이 모델은 3~5마이크론 파장대의 범위에서 작동하며, 장면, 렌즈, 센서와 같은 필수 구성 요소를 포함합니다. 이러한 요소들을 시뮬레이션함으로써 카메라 성능에 대한 통찰력을 얻고 특정 용도에 맞게 설계를 최적화할 수 있습니다. 또한, MWIR 카메라 모델은 고급 이미지 처리 기술과 미광 효과를 통합하여 포괄적이고 사실적인 시뮬레이션을 보장합니다.
Description of the Optical System
광학 시스템
MWIR 카메라 모델의 광학 시스템은 3~5마이크론 파장 범위에서 작동하도록 설계되었습니다. 렌즈는 F값 1.1과 1.5의 시야각(HFOV)을 가지며, 14도입니다. 센서 어레이는 극저온 냉각기를 사용하여 77K(-196°C) 이하의 온도로 냉각되는데, 이는 열 잡음을 줄이고 이미지 품질을 향상시키는 데 필수적입니다. 센서 자체의 해상도는 2100 x 2000 픽셀이며, 픽셀 피치는 6.3마이크론입니다. 실리콘 윈도우 뒤의 콜드 실드는 배경 복사를 최소화하고 센서 성능을 더욱 향상시킵니다. 맞춤형 노이즈 특성은 실제 센서 동작을 시뮬레이션하기 위해 정의됩니다.
중파장 적외선 카메라 모델 샘플
ImSym Example
ImSym 예제
장면과 렌즈
시뮬레이션의 첫 단계는 장면과 렌즈를 정의하는 것입니다. 제임스 웹 우주 망원경의 NIRCam이 촬영한 Southern Ring Nebula과 같은 2D 장면과 CODE V의 상세 렌즈 파일을 사용합니다. 이러한 입력 데이터를 결합하여 수차, 왜곡, 상대 조도와 같은 렌즈 효과를 포함하는 주 이미지를 시뮬레이션 할 수 있습니다.
이미지 시뮬레이션과 단색 센서
다음으로, 특정 해상도와 픽셀 크기를 갖는 단색 센서를 사용하여 센서 모델을 설정합니다. 스펙트럼 데이터를 정의하고 노이즈 모델을 맞춤 설정하여 센서의 장면 반응을 시뮬레이션합니다. 이를 통해 흑백 스케일을 얻을 수 있으며, 이는 센서 성능을 평가하고 노이즈, 민감도 또는 해상도와 관련된 잠재적 문제를 파악하는 데 필수적입니다.
Monochrome Sensor를 이용한 이미지 시뮬레이션
이 예시에서 사용된 센서는 중파장 적외선 단색 센서입니다.
흑백 스케일 이미지를 가색(false color)으로 변환
흑백 스케일 이미지를 더 쉽게 해석할 수 있도록 이미지 신호 처리(ISP)를 사용하여 이미지를 가색 가상 열 지도로 변환합니다. 가색을 추가하고 다양한 색상 지도를 테스트하는 맞춤형 루틴을 생성하여 특정 특성을 강조하고 정보 접근성을 높입니다. 이 단계는 특히 적외선 이미지에서 열 변화 및 기타 미묘한 세부 사항을 시각화하는 데 유용합니다.
흑백 스케일에서 가색으로의 변환은 Python을 통해 작성된 사용자 정의 ISP 루틴을 사용하여 수행됩니다.
미광 효과와 이미지 시뮬레이션
마지막으로, 시뮬레이션에 미광 효과를 통합합니다. ImSym은 더해진 미광(외부 광원)과 장면 미광(장면 내 밝은 광원) 모두를 모델링하는 방법을 제공합니다. 이러한 효과를 결합함으로써 이미징 시스템을 더욱 사실적이고 포괄적으로 시뮬레이션하여 다양한 조명 조건에서 안정적으로 작동하도록 보장합니다.
마지막 이미지는 장면 내의 광원에 의해 생성된 시뮬레이션된 흩어진 빛 효과 (왼쪽)와 외부 광원에 의해 생성된 추가로 흩어진 빛 효과(오른쪽)를 보여줍니다.
Conclusion
결론
요약하자면, ImSym은 이미징 시스템 시뮬레이션을 위한 강력하고 다재다능한 플랫폼을 제공합니다. 팀 간 협업을 개선하고, 개발 시간을 단축하며, 맞춤형 스크립트와 고급 효과를 유연하게 적용할 수 있습니다. 중적외선(MWIR) 카메라든 다른 이미징 시스템이든, ImSym은 구상한 컨셉을 현실로 구현하는 데 매우 유용한 도구입니다. ImSym은 이미지 시뮬레이션 외에도 Python을 통한 자동화를 지원하여 효율적이고 반복 가능한 시뮬레이션을 가능하게 합니다.
자세한 정보나 데모 또는 평가판 라이선스 요청은 optics@synopsys.com 으로 이메일을 보내주십시오.