Co způsobuje odlesk objektivu a duchy v bezpečnostních kamerách

Proč vypadá obraz fotoaparátu kolem jasných světel mlhavě?

Bezpečnostní kamera dokáže produkovat jasný obraz během dne a stále má problémy, když na scénu vstoupí jasné světlo. Pouliční osvětlení, světlomety vozidel, reflexní značky, sluneční světlo s nízkým úhlem a blízké infračervené iluminátory mohou vytvářet nežádoucí artefakty.

Dva běžné termíny používané k popisu těchto efektů jsou vzplanutí a duch. Jsou příbuzné, ale nejsou úplně stejné. Záblesky se často objevují jako ztráta kontrastu nebo mlhavá záře, zatímco duchy se mohou objevit jako sekundární obraz, světlá skvrna nebo opakovaný odraz.

Tyto efekty nejsou vždy způsobeny vadnou čočkou. Mohou vznikat interakcí optických povrchů, povlaků, krycího skla snímače, ochranných okének, filtrů a krytu fotoaparátu. Může také přispět kontaminace sestavy a poloha blízkých součástí.

Pro výrobce fotoaparátů je pochopení zdroje prvním krokem ke zlepšení kvality obrazu. Výměna čočky bez identifikace příčiny nemusí problém vyřešit.

Co je to Lens Flare?

Odlesk objektivu fotoaparátu je nežádoucí světlo v zobrazovacím systému, které snižuje kvalitu obrazu. Může to být způsobeno rozptylem nebo odrazem světla od optických povrchů, mechanických povrchů nebo nečistot. V závislosti na scéně a konstrukci objektivu se záblesky mohou objevit jako vybledlé oblasti, jasný závoj, snížený kontrast nebo barevné artefakty.

Záblesk je zvláště patrný, když je jasný zdroj uvnitř nebo těsně mimo zorné pole. Může k tomu také dojít, když světlo vstupuje přes přední část fotoaparátu pod úhlem a odráží se od povrchů, které nebyly dostatečně kontrolovány.

Dopad závisí na jasu a poloze zdroje, optickém designu, výkonu povlaku, cloně a vnitřním mechanickém uspořádání. Čočka, která funguje dobře v testu standardního rozlišení, může stále vyžadovat další hodnocení při silném osvětlení mimo osu.

Co je Ghosting?

Zdvojení čočky obecně označuje rozpoznatelný sekundární obraz nebo jasný artefakt vytvořený nežádoucími odrazy v optickém systému. Světlo se může odrážet mezi povrchy čoček, mezi čočkou a krycím sklem snímače nebo mezi jinými rovnoběžnými povrchy v modulu fotoaparátu.

Duch se může jevit jako slabý duplikát pouliční lampy, barevný prstenec, skvrna ve tvaru mnohoúhelníku nebo jiný strukturovaný artefakt. Jeho poloha se může změnit, když se zdroj světla pohybuje po rámečku.

Tvar a umístění ducha může poskytnout vodítka o příslušných površích. Diagnostika přesné příčiny však často vyžaduje testování sestavené kamery a výměnu jedné součásti po druhé. Součástí odrazové dráhy může být přední ochranné okénko, filtr nebo krycí sklíčko snímače, takže objektiv by neměl být automaticky obviňován.

Běžné příčiny v bezpečnostní kameře

Jednou z běžných příčin je odraz mezi optickými povrchy. Každé rozhraní vzduch-sklo může odrážet část přicházejícího světla. Antireflexní vrstvy snižují tento odraz, ale jejich výkon závisí na vlnové délce, úhlu dopadu a designu povlaku.

Druhou příčinou je kontaminace. Prach, otisky prstů, olej, zbytky lepidla nebo stopy po čištění mohou rozptylovat světlo a zvyšovat zákal. Drobná částice v blízkosti citlivého povrchu se může stát viditelnou, když do scény vstoupí silný zdroj světla.

Třetí příčinou je mechanický odraz. Lesklé vnitřní povrchy, špatně začerněné tubusy, odkryté kovové hrany nebo reflexní lepidlo mohou přesměrovat rozptýlené světlo směrem k senzoru.

Čtvrtou příčinou je přední okno fotoaparátu nebo sada filtrů. Ochranné krycí sklo, IR-cut filtr nebo jiný paralelní povrch může vytvářet další odrazové dráhy. Pokud jsou tyto komponenty přidány po navržení objektivu, může se výsledný systém chovat odlišně od původního optického modelu.

Nakonec záleží na samotném světelném zdroji. Silný bodový zdroj těsně mimo zorné pole může vytvářet záblesky, i když to není vidět na pořízeném snímku.

Jak pomáhají antireflexní nátěry

Antireflexní vrstva je navržena tak, aby snižovala odrazy na optickém povrchu v určeném rozsahu vlnových délek a úhlu dopadu. Snížením odražené energie mohou povlaky zlepšit přenos a pomoci omezit některé formy odlesků a duchů.

„AR coated“ však není úplná specifikace výkonu. Povlak optimalizovaný pro viditelné světlo nemusí poskytovat stejný výkon v blízkých infračervených vlnových délkách. Kamera, která používá IR osvětlení, by proto měla vzít v úvahu spektrální rozsah povlaku.

Výkon povlaku se také může měnit s úhlem. Širokoúhlé čočky přijímají paprsky v různých úhlech napříč polem a povlak by měl být vhodný pro skutečnou optickou geometrii.

Pro náročné aplikace požádejte dodavatele o příslušnou informaci o propustnosti nebo odrazivosti a upřesněte rozsah vlnových délek. Potvrďte také, zda se specifikace vztahuje na všechny relevantní optické povrchy nebo pouze na vybrané prvky.

Optický design a mechanický design musí spolupracovat

Návrháři optiky mohou snížit nežádoucí odrazy pomocí konfigurace čoček, výběru materiálu, zakřivení povrchu a řízení drah rozptýleného světla. Optická konstrukce je ale jen částí řešení.

Tubus objektivu a kryt fotoaparátu by také měly být navrženy tak, aby omezovaly vnitřní odrazy. Matně černé povrchy, vhodné přepážky a řízená clona mohou pomoci zabránit tomu, aby světlo mimo osu pronikalo na snímač nezamýšlenými cestami.

Umístění filtrů a krycích oken by mělo být zváženo včas. Paralelní povrchy mohou vytvářet opakované odrazy, zatímco pečlivě specifikovaný sklon nebo klín může pomoci přesměrovat některé odrazy pryč od obrazového snímače. Každá taková změna musí být vyhodnocena z hlediska jejího dopadu na kvalitu obrazu a mechanickou integraci.

Čistota montáže je stejně důležitá. Prach a otisky prstů mohou narušit výhody dobrého optického designu a povrchové úpravy. Kontrolovaný proces čištění a montáže pomáhá udržovat hotovou kameru v souladu se schváleným vzorkem.

Praktické řešení problémů: Postup krok za krokem

Když se objeví záblesk nebo duch, začněte opakovatelnou testovací scénou. Použijte zdroj jasných bodů na definovaných pozicích: uvnitř zorného pole, blízko okraje a těsně mimo rámeček. Udržujte nastavení expozice a fotoaparátu pevné, aby srovnání měla smysl.

Dále zkontrolujte přední plochu a očistěte ji schváleným postupem. Nepoužívejte agresivní rozpouštědlo nebo hadřík, které by mohly poškodit nátěry. Zachyťte stejnou scénu znovu.

Pokud problém přetrvává, porovnejte kameru s odnímatelným ochranným okénkem nebo filtrem a bez něj, pokud konstrukce umožňuje bezpečné testování. To může pomoci určit, zda k artefaktu přispívá přidaný povrch.

Poté zkontrolujte vnitřní mechanické povrchy a zarovnání optické sady. Pokud je to možné, porovnejte jiný vzorek ze stejné šarže. Rozdíl mezi vzorky může naznačovat kontaminaci sestavy, odchylku součástí nebo problém s mechanickým vyrovnáním.

Nakonec zopakujte test při zamýšlených provozních vlnových délkách. Kamera s IR LED by měla být testována se zapnutými LED diodami, protože při vyhodnocení pouze viditelného světla mohou chybět artefakty, které se objevují v nočním režimu.

Co by měli kupující zahrnout do specifikace objektivu?

Užitečná specifikace by měla spíše popisovat scénu a systém, než jednoduše uvádět „žádná světlice“. Absolutní eliminace veškerého rozptýleného světla je zřídkakdy reálným požadavkem za všech možných světelných podmínek.

Uveďte model snímače, zorné pole objektivu, clonu, rozsah provozních vlnových délek a zda kamera používá IR osvětlení. Uveďte, zda je před objektivem umístěno ochranné okénko, IR-cut filtr nebo jiná optická součást.

Popište očekávané světelné zdroje a jejich umístění. Například kamera směřující k silnici se může v noci setkat se světlomety, zatímco venkovní monitorovací kamera může čelit slunečnímu záření z nízkého úhlu. Definujte oblast obrazu a úroveň artefaktu, která je pro aplikaci přijatelná.

Kde je to možné, poskytněte vzorové obrázky ukazující problém. Dodavatel pak může vyhodnotit, zda je pravděpodobnou příčinou optický design, povlak, mechanické rozptýlené světlo nebo montáž. Před hromadnou výrobou se dohodněte na zkušební metodě a kritériích přijatelnosti.

Optika Boshi: Vyhodnocení kompletní zobrazovací sestavy

Optika Boshidodává optické produkty pro bezpečnostní dohled a další zobrazovací aplikace. Při vyhodnocování záblesků nebo duchů je nejužitečnějším výchozím bodem kompletní konfigurace kamery: snímač, čočka, filtry, ochranné okénko, kryt a osvětlení.

Zákazníci si mohou prohlédnout řadu objektivů M12 společnosti nebo diskutovat o specifických požadavcích aplikace prostřednictvím přizpůsobených optických produktů. Pro technickou kontrolu sdílejte model senzoru, zorné pole, rozsah vlnových délek, nákresy kamery a reprezentativní snímky artefaktu.

Tyto informace pomáhají odlišit problém na úrovni čočky od problému odrazu nebo sestavy na úrovni systému.

Závěr: Testujte se světlem, kterému bude váš fotoaparát ve skutečnosti čelit

Záblesky a duchy jsou často považovány za drobné vady obrazu, dokud nenaruší noční sledování, rozpoznávání objektů nebo viditelnost důležitých detailů. Jejich příčiny se mohou týkat více povrchů a součástí, a proto je nezbytný komplexní systémový přístup.

Určete rozsah vlnových délek, vyhodnoťte povlaky, řiďte vnitřní odrazy, udržujte čistotu sestavy a testujte s realistickými jasnými zdroji. Kamera by měla být ověřena nejen při pohodlném laboratorním osvětlení, ale také v náročných podmínkách, pro které je navržena.