Za prvé, pojďme zabít běžnou mylnou představu

Mnoho kupujících si stále myslí, že zobrazování černého světla je hlavně o snímači.

není. Nebo alespoň už ne.

Moderní snímače CMOS – zejména ve třídách 1/1,8", 1/2,7" a 1/2,8" – se dramaticky zlepšily v kvantové účinnosti a výkonu osvětlení zadní strany. Upřímně řečeno, většina slušných sledovacích senzorů je dnes již schopna úctyhodné odezvy při slabém osvětlení.

Úzké místo se posunulo.

Skutečným omezením je nyní optická propustnost.

Význam: jak efektivně objektiv přenáší dostupné světlo na rovinu snímače.

A to je přesně důvod, proč na F1.0 záleží.

F1.0 není „o něco lepší“ než F1.6

Tato část je neustále podceňována.

Lidé vidí:

• F1.6
• F1.4
• F1.2
• F1.0

…a předpokládejme, že rozdíl je přírůstkový.

Vlastně to poškrábej – podívejme se nejprve na fyzikální stránku.

F-číslo je nepřímo úměrné průměru vstupní pupily. Propustnost světla se měří přibližně se čtvercovým vztahem.

Takže ve srovnání s objektivem F1,6 může optický systém F1,0 teoreticky dodat více než 2,5× více světla do snímače.

To není malé zlepšení.

To je rozdíl mezi:

• použitelné barevné zobrazování
• a monochromatické selhání.

Nebo mezi:

• Rozostření expozice 1/15s
• a stabilní snímání pohybu.

Nebo mezi:

• AI správně identifikuje lidskou siluetu
• a s jistotou klasifikovat keř jako vozidlo.

Inženýři pracující na reálném nasazení to již vědí. Zejména v logistických parcích, městských ulicích nebo průmyslových zónách s nízkým osvětlením, kde se přidávání doplňkového bílého světla stává politicky nebo provozně problematické.

Proč je „plná barva v noci“ vlastně optický problém

Marketingové týmy milují frázi „plnobarevné noční vidění“.

Obvykle nevysvětlují, jak je to opticky brutálně obtížné.

Aby se zachovala barevná informace v téměř tmavém prostředí, musí systém zachovat dostatečný odstup signálu od šumu napříč kanály RGB současně.

To znamená, že objektiv musí:

• maximalizovat příjem fotonů
• minimalizovat vzplanutí
• potlačit duchy
• udržovat vysokou MTF za podmínek nízkého kontrastu
• ovládání chromatické aberace
• zachovat okrajové osvětlení
• zachovat konzistenci IR co-focus

A bohužel design s velkou clonou to všechno ztěžuje.

Tuto část mnoho levných dodavatelů objektivů pohodlně přeskakuje.

Vybudování skutečného sledovacího objektivu F1.0 neznamená jednoduše „zvětšit díru“.

Velká clona dramaticky zvyšuje obtížnost správy aberací:

• sférická aberace
• sagitální kóma
• zakřivení pole
• astigmatismus
• axiální chromatický posun

Všichni se stávají agresivnějšími.

Zejména na okrajovém poli.

A jakmile přejdete na 5MP nebo 8MP zobrazování? Toleranční okno se rychle oškliví.

Čočka, která při rozlišení 2 MP vypadala jako „přijatelná“, se při vyšší hustotě pixelů náhle zhroutí.

The Hidden Enemy: Edge Performance

Zde je něco, co týmy nákupu často zjistí příliš pozdě:

Kamera při slabém osvětlení může uprostřed vypadat fantasticky... a na okrajích příšerně.

Proč?

Protože širokoúhlé optické systémy přirozeně bojují s mimoosým zobrazováním.

To se stává obzvláště problematické v:

• hlídání parkování
• monitorování perimetru
• pokrytí skladu
• Noční kontrola UAV
• robotická navigace

V těchto aplikacích záleží na detailech okrajů stejně jako na detailech středu.

Pokud v rozích obličeje šmouhy detailů nebo se registrační značky zhroutí při nízkém osvětlení, systém selže z provozu – i když středový obraz vypadá jasně.

To je důvod, proč pokročilé systémy objektivů F1.0 stále více spoléhají na:

• multiasférické architektury
• nízkodisperzní sklo
• hybridní skloplastové skupiny
• přísnější kontrola CRA
• přesné aktivní vyrovnání

V Shanghai Silk Optical naše systémy čoček s černým světlem využívají pokročilé víceprvkové optické struktury včetně 7prvkových architektur pro vysokopropustné zobrazování při slabém osvětlení.

A upřímně? I s moderními nástroji je optimalizace s velkou aperturou stále jedním z nejnepříjemnějších vyvažování v optickém inženýrství.

Zlepšíte jas v rohu a náhle se zvýší zkreslení.
Potlačíte kóma a posuny MTF.
Zpřísníte CRA a změny kompatibility senzorů.

V designu objektivu není žádný oběd zdarma.

CRA Matching: Problém téměř nikdo nevysvětlí správně

Pojďme mluvit o Chief Ray Angle (CRA).

Protože to tiše určuje, zda váš drahý senzor funguje správně nebo ne.

Moderní snímače CMOS – zejména zadní osvětlené snímače s vysokým rozlišením – mají přísné úhlové chování.

Pokud úhel příchozího paprsku překročí toleranci snímače:

• zvyšuje se stínování okrajů
• objeví se barevný posun
• citlivost klesá
• rohový hluk stoupá

To se v ultraširokých systémech se slabým osvětlením stává katastrofální.

Zejména pod F1,4.

Špatně optimalizovaný objektiv F1,0 může ve skutečnosti produkovat horší výkon v reálném světě než správně navržený systém F1,6.

Ano, opravdu.

To je důvod, proč se design s nízkou CRA stává kritickým v moderní optice černého světla. Některé pokročilé sledovací čočky nyní udržují CRA pod ~12°, aby se zlepšila účinnost spojení senzoru.

A přesto mnoho kupujících stále porovnává čočky pouze pomocí:

• ohnisková vzdálenost
• F-číslo
• cena

To je nebezpečné přílišné zjednodušení.

IR LED nejsou vždy řešením

I zde dochází k průmyslovému posunu.

Tradiční IR noční vidění stále funguje. Nikdo se jinak nehádá.

Ale sledování s pomocí IR vytváří své vlastní problémy:

• reflexní aktivní body
• omezená identifikační vzdálenost
• ztráta barevné informace
• přitažlivost hmyzu
• přeexponované předměty v popředí
• Nekonzistence rozpoznávání AI

Při zavádění inteligentních měst se v některých regionech také zpřísňují předpisy týkající se znečištění viditelným světlem.

Průmysl se tedy posouvá směrem k celobarevným systémům s černým světlem, které více spoléhají na okolní osvětlení:

• měsíční svit
• městské rozlité světlo
• osvětlení výkladní skříně
• osvětlení vozovky

A tento přechod činí optiku s ultra velkou aperturou mnohem důležitější, než tomu bylo před pěti lety.

Upřímně řečeno, čočka se stává primárním zesilovačem pro slabé osvětlení celého zobrazovacího řetězce.

Technický kompromis F1.0 Nikdo nemá rád diskutovat

Zde je část, které se marketingové brožury obvykle vyhýbají.

Objektivy F1.0 se hůře vyrábějí.

Mnohem těžší.

Citlivost tolerance se dramaticky zvyšuje:

• decentrování
• náklon
• nekonzistence povlaku
• odchylka vstřikování
• montážní namáhání
• teplotní posun

Vše se zvětší.

Průměrný montážní proces zničí výkon při slabém osvětlení dlouho předtím, než samotná optická konstrukce dosáhne teoretických limitů.

To je důvod, proč na konzistenci velkého objemu záleží stejně jako na optickém předpisu.

Automatizované třídění MTF, aktivní zarovnání, návrh teplotní kompenzace a přesné řízení lisování již nejsou „prémiové doplňky“. Jsou to požadavky na přežití pro škálovatelnou produkci černého světla.

A upřímně, právě zde mnoho ultralevných optik v terénu tiše selhává.

Ne v laboratoři.
Ne v marketingových ukázkách.
Ale o šest měsíců později ve skutečném venkovním prostředí.

Sledování černého světla posouvá design objektivu do nové éry

Posun směrem k:

• 5 MP+
• AI analytika
• plnobarevné noční zobrazování
• okrajové zpracování AI
• chytré dopravní systémy
• autonomní bezpečnostní roboti

…nutí technologie čoček, aby se vyvíjela rychleji, než mnozí očekávali.

Protože jakmile senzory překročily určitý práh citlivosti, stala se limitujícím faktorem opět optika.

Historie se opakuje.

A právě nyní jsou ve středu tohoto přechodu systémy s velkou clonou F1.0.

Ne proto, že „větší clona zní prémiově“.

Ale protože moderní dohled stále více závisí na extrahování použitelné vizuální inteligence z téměř žádného světla.

To je nejprve optická výzva.

Všechno ostatní přijde později.

O Shanghai Silk Optical

Shanghai Silk Optical Technology Co., Ltd.se specializuje na přesná optická řešení pro:

• bezpečnostní dohled
• automobilové zobrazování
• lékařská optika
• robotické systémy vidění
• UAV zobrazování
• chytré domácí kamery
• LiDAR a projekční optika

Společnost provozuje vertikálně integrovaný výrobní řetězec zahrnující:

• zpracování optických čoček
• výroba přesných forem
• vstřikování
• automatizovaná montáž
• Kontrola a třídění MTF

s měsíční výrobní kapacitou čoček přesahující miliony kusů.