Po pierwsze, zabijmy powszechne błędne przekonanie

Wielu kupujących nadal uważa, że ​​obrazowanie w świetle czarnym dotyczy głównie czujnika.

To nie jest. Albo przynajmniej już nie.

Nowoczesne czujniki CMOS — zwłaszcza w klasach 1/1,8”, 1/2,7” i 1/2,8” — znacznie poprawiły wydajność kwantową i wydajność oświetlenia tylnego. Szczerze mówiąc, większość dzisiejszych przyzwoitych czujników do monitoringu jest już w stanie zapewnić przyzwoitą reakcję przy słabym oświetleniu.

Wąskie gardło się przesunęło.

Prawdziwym ograniczeniem jest obecnie przepustowość optyczna.

Znaczenie: jak skutecznie soczewka przenosi dostępne światło na płaszczyznę czujnika.

I właśnie dlatego F1.0 ma znaczenie.

F1.0 nie jest „trochę lepszy” niż F1.6

Ta część jest stale niedoceniana.

Ludzie widzą:

• F1.6
• F1.4
• F1.2
• F1.0

…i załóżmy, że różnica jest stopniowalna.

Właściwie, zarysuj to - spójrzmy najpierw na stronę fizyki.

Liczba F jest odwrotnie proporcjonalna do średnicy źrenicy wejściowej. Transmisja światła skaluje się w przybliżeniu zgodnie z zależnością kwadratową.

Zatem w porównaniu z obiektywem F1.6 układ optyczny F1.0 może teoretycznie dostarczyć do czujnika ponad 2,5 razy więcej światła.

To nie jest mała poprawa.

Taka jest różnica pomiędzy:

• użyteczne obrazowanie kolorów
• i awaria monochromatyczna.

Lub pomiędzy:

• Rozmycie ekspozycji 1/15 s
• i stabilne przechwytywanie ruchu.

Lub pomiędzy:

• AI poprawnie identyfikuje sylwetkę człowieka
• i śmiało klasyfikując krzak jako pojazd.

Inżynierowie pracujący nad prawdziwymi wdrożeniami już o tym wiedzą. Szczególnie w parkach logistycznych, na ulicach miast lub w słabo oświetlonych strefach przemysłowych, gdzie dodanie dodatkowego białego światła staje się problematyczne z politycznego lub operacyjnego punktu widzenia.

Dlaczego „pełny kolor w nocy” jest w rzeczywistości problemem optycznym

Zespoły marketingowe uwielbiają określenie „noktowizor w pełnym kolorze”.

Zwykle nie wyjaśniają, jak brutalnie jest to trudne optycznie.

Aby zachować informacje o kolorach w niemal ciemnym otoczeniu, system musi jednocześnie zachować wystarczający stosunek sygnału do szumu we wszystkich kanałach RGB.

Oznacza to, że obiektyw musi:

• zmaksymalizować spożycie fotonów
• zminimalizować odblaski
• stłumić duchy
• utrzymuj wysoki MTF w warunkach niskiego kontrastu
• kontrolować aberrację chromatyczną
• zachować oświetlenie krawędziowe
• zachować spójność współogniskowania w podczerwieni

Niestety, konstrukcja z dużą aperturą utrudnia to wszystko.

Jest to część, którą wielu tanich dostawców soczewek wygodnie pomija.

Budowa prawdziwego obiektywu do monitoringu o przysłonie F1.0 nie oznacza po prostu „powiększenia dziury”.

Duża przysłona radykalnie zwiększa trudność zarządzania aberracją:

• aberracja sferyczna
• śpiączka strzałkowa
• krzywizna pola
• astygmatyzm
• osiowe przesunięcie chromatyczne

Wszyscy stają się bardziej agresywni.

Zwłaszcza na skraju pola.

A kiedy przejdziesz na obrazowanie w rozdzielczości 5 MP lub 8 MP? Okno tolerancji szybko staje się brzydkie.

Obiektyw, który przy rozdzielczości 2 MP wyglądał na „akceptowalny”, nagle załamuje się przy większej gęstości pikseli.

Ukryty wróg: wydajność na krawędzi

Oto coś, co zespoły zakupowe często odkrywają zbyt późno:

Aparat przy słabym oświetleniu może wyglądać fantastycznie w centrum… i fatalnie na krawędziach.

Dlaczego?

Ponieważ systemy optyczne o szerokiej aperturze w naturalny sposób mają problemy z wydajnością obrazowania poza osią.

Staje się to szczególnie problematyczne w przypadku:

• nadzór parkingowy
• monitorowanie obwodu
• pokrycie magazynu
• Nocna inspekcja UAV
• nawigacja robotyczna

W tych zastosowaniach szczegóły krawędzi są tak samo ważne jak szczegóły środka.

Jeśli szczegóły twarzy rozmazują się w rogach lub tablice rejestracyjne zapadną się w warunkach słabego oświetlenia, system nie będzie działać prawidłowo — nawet jeśli środkowy obraz będzie jasny.

Dlatego zaawansowane systemy obiektywów F1.0 w coraz większym stopniu opierają się na:

• architektury multiasferyczne
• szkło niskodyspersyjne
• hybrydowe grupy szkło-plastik
• ściślejsza kontrola agencji ratingowych
• precyzyjne aktywne ustawienie

W Shanghai Silk Optical nasze systemy soczewek światła czarnego wykorzystują zaawansowane wieloelementowe struktury optyczne, w tym architektury 7-elementowe, do obrazowania o wysokiej transmisji przy słabym oświetleniu.

I szczerze? Nawet przy zastosowaniu nowoczesnych narzędzi optymalizacja dużej apertury jest nadal jedną z najbardziej irytujących czynności równoważących w inżynierii optycznej.

Poprawiasz jasność narożników i nagle wzrasta zniekształcenie.
Tłumisz śpiączkę i zmiany MTF.
Zaostrzasz zmiany w zakresie kompatybilności CRA i czujników.

W projektowaniu soczewek nie ma darmowego lunchu.

Dopasowanie CRA: problem, którego prawie nikt nie wyjaśnia właściwie

Porozmawiajmy o Chief Ray Angle (CRA).

Ponieważ to po cichu określa, czy drogi czujnik działa prawidłowo, czy nie.

Nowoczesne czujniki CMOS — zwłaszcza czujniki z podświetleniem od tyłu o wysokiej rozdzielczości — charakteryzują się rygorystyczną akceptacją kątową.

Jeżeli kąt padania światła przekracza tolerancję czujnika:

• zwiększa się zacienienie krawędzi
• pojawia się zmiana koloru
• wrażliwość spada
• wzrasta hałas w narożnikach

Staje się to katastrofalne w przypadku ultraszerokokątnych systemów o słabym oświetleniu.

Zwłaszcza poniżej F1.4.

Słabo zoptymalizowany obiektyw F1.0 może w rzeczywistości dawać gorsze wyniki w rzeczywistych warunkach niż odpowiednio zaprojektowany system F1.6.

Tak, naprawdę.

Właśnie dlatego konstrukcja o niskim współczynniku CRA staje się krytyczna w nowoczesnej optyce światła czarnego. Niektóre zaawansowane obiektywy do monitoringu utrzymują teraz CRA poniżej ~12°, aby poprawić skuteczność łączenia czujników.

A jednak wielu kupujących nadal porównuje soczewki, używając wyłącznie:

• ogniskowa
• Liczba F
• cena

To niebezpieczne uproszczenie.

Diody podczerwieni nie zawsze są rozwiązaniem

Tutaj również następuje zmiana branży.

Tradycyjny noktowizor w podczerwieni nadal działa. Nikt nie twierdzi inaczej.

Jednak nadzór wspomagany podczerwienią stwarza własne problemy:

• odblaskowe punkty aktywne
• ograniczona odległość identyfikacyjna
• utrata informacji o kolorze
• przyciąganie owadów
• prześwietlone obiekty na pierwszym planie
• Niespójności w rozpoznawaniu AI

W przypadku wdrożeń inteligentnych miast w niektórych regionach przepisy dotyczące zanieczyszczeń światłem widzialnym również stają się coraz bardziej rygorystyczne.

Dlatego branża zmierza w kierunku pełnokolorowych systemów wykorzystujących czarne światło, które w większym stopniu opierają się na oświetleniu otoczenia:

• światło księżyca
• miejskie światło rozpryskowe
• oświetlenie witryny sklepowej
• oświetlenie jezdni

To przejście sprawia, że ​​optyka o bardzo dużej aperturze jest znacznie ważniejsza niż pięć lat temu.

Szczerze mówiąc, obiektyw staje się głównym wzmacniaczem całego łańcucha obrazowania przy słabym oświetleniu.

Kompromis inżynieryjny F1.0, o którym nikt nie lubi dyskutować

Oto część, której broszury marketingowe zwykle unikają.

Obiektywy F1.0 są trudniejsze w ciągłej produkcji.

Znacznie trudniej.

Wrażliwość tolerancji wzrasta dramatycznie:

• decentrowanie
• nachylenie
• niespójność powłoki
• odchylenie podczas formowania wtryskowego
• stres montażowy
• dryft temperaturowy

Wszystko staje się powiększone.

Przeciętny proces montażu zniszczy działanie przy słabym oświetleniu na długo przed tym, zanim sama konstrukcja optyczna osiągnie teoretyczne granice.

Dlatego konsystencja w dużej objętości jest tak samo ważna jak recepta optyczna.

Zautomatyzowane sortowanie MTF, aktywne wyrównywanie, konstrukcja kompensacji temperatury i precyzyjna kontrola formowania nie są już „dodatkami premium”. Są to wymogi przetrwania dla skalowalnej produkcji światła czarnego.

I szczerze mówiąc, w tym właśnie miejscu wiele ultratanich optyk po cichu zawodzi w terenie.

Nie w laboratorium.
Nie w demonstracjach marketingowych.
Ale sześć miesięcy później w prawdziwym środowisku zewnętrznym.

Nadzór nad czarnym światłem wprowadza konstrukcję soczewek w nową erę

Przesunięcie w kierunku:

• 5MP+
• Analityka AI
• pełnokolorowe obrazowanie nocne
• przetwarzanie brzegowej sztucznej inteligencji
• inteligentne systemy ruchu
• autonomiczne roboty zabezpieczające

…zmusza inżynierię soczewek do szybszej ewolucji, niż wielu się spodziewało.

Ponieważ po przekroczeniu przez czujniki określonego progu czułości, optyka ponownie stała się czynnikiem ograniczającym.

Historia się powtarza.

W tej chwili w centrum tego przejścia znajdują się systemy z dużą aperturą F1.0.

Nie dlatego, że „większa przysłona brzmi lepiej”.

Ale ponieważ współczesny nadzór w coraz większym stopniu opiera się na wydobywaniu użytecznej inteligencji wizualnej z niemal całkowitego braku światła.

To przede wszystkim wyzwanie optyczne.

Wszystko inne przychodzi później.

Informacje o Shanghai Silk Optical

Shanghai Silk Optical Technology Co., Ltd.specjalizuje się w precyzyjnych rozwiązaniach optycznych dla:

• nadzór bezpieczeństwa
• obrazowanie motoryzacyjne
• optyka medyczna
• systemy wizyjne robotyki
• Obrazowanie UAV
• inteligentne kamery domowe
• LiDAR i optyka projekcyjna

Firma posiada pionowo zintegrowany łańcuch produkcyjny obejmujący:

• obróbka soczewek optycznych
• precyzyjna produkcja form
• formowanie wtryskowe
• zautomatyzowany montaż
• Kontrola i sortowanie MTF

z miesięczną zdolnością produkcyjną soczewek przekraczającą miliony sztuk.