Đầu tiên, hãy loại bỏ quan niệm sai lầm phổ biến

Rất nhiều người mua vẫn nghĩ rằng chụp ảnh ánh sáng đen chủ yếu là do cảm biến.

Không phải vậy. Hoặc ít nhất, không còn nữa.

Cảm biến CMOS hiện đại—đặc biệt là các loại 1/1.8", 1/2.7" và 1/2.8"—đã cải thiện đáng kể về hiệu suất lượng tử và hiệu suất chiếu sáng mặt sau. Thành thật mà nói, hầu hết các cảm biến giám sát tốt hiện nay đều có khả năng phản hồi ánh sáng yếu đáng nể.

Nút thắt cổ chai đã dịch chuyển.

Hạn chế thực sự hiện nay là thông lượng quang học.

Ý nghĩa: ống kính truyền ánh sáng có sẵn lên mặt phẳng cảm biến hiệu quả như thế nào.

Và đây chính xác là lý do tại sao F1.0 lại quan trọng.

F1.0 không “tốt hơn một chút” so với F1.6

Phần này liên tục bị đánh giá thấp.

Người ta thấy:

• F1.6
• F1.4
• F1.2
• F1.0

…và giả sử sự khác biệt là tăng dần.

Trên thực tế, hãy bỏ qua điều đó - trước tiên hãy nhìn vào khía cạnh vật lý.

Số F tỷ lệ nghịch với đường kính đầu vào của đồng tử. Sự truyền ánh sáng tỷ lệ xấp xỉ với mối quan hệ bình phương.

Vì vậy, so với ống kính F1.6, về mặt lý thuyết, hệ thống quang học F1.0 có thể cung cấp nhiều ánh sáng hơn 2,5 lần cho cảm biến.

Đó không phải là một cải tiến nhỏ.

Đó là sự khác biệt giữa:

• hình ảnh màu có thể sử dụng
• và thất bại đơn sắc.

Hoặc giữa:

• Độ mờ phơi sáng 1/15 giây
• và chụp chuyển động ổn định.

Hoặc giữa:

• AI xác định chính xác hình bóng con người
• và tự tin phân loại bụi cây là phương tiện.

Các kỹ sư đang triển khai thực tế đều biết điều này. Đặc biệt là ở các khu hậu cần, đường phố hoặc khu công nghiệp có độ chiếu sáng thấp, nơi việc bổ sung thêm ánh sáng trắng sẽ trở thành vấn đề về mặt chính trị hoặc hoạt động.

Tại sao “Đầy màu sắc vào ban đêm” thực sự là một vấn đề về quang học

Đội ngũ tiếp thị yêu thích cụm từ “tầm nhìn ban đêm đầy màu sắc”.

Điều họ thường không giải thích là nó khó đến mức nào về mặt quang học.

Để duy trì thông tin màu sắc trong môi trường gần tối, hệ thống phải duy trì đồng thời đủ tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu trên các kênh RGB.

Điều đó có nghĩa là ống kính phải:

• tối đa hóa lượng photon hấp thụ
• giảm thiểu bùng phát
• ngăn chặn bóng ma
• duy trì MTF cao trong điều kiện tương phản thấp
• kiểm soát quang sai màu
• bảo tồn ánh sáng cạnh
• duy trì tính nhất quán đồng tiêu điểm IR

Và thật không may, thiết kế khẩu độ lớn khiến tất cả những điều này trở nên khó khăn hơn.

Đây là phần mà nhiều nhà cung cấp ống kính giá rẻ bỏ qua.

Xây dựng một ống kính giám sát F1.0 thực sự không chỉ đơn giản là “làm cho lỗ hổng lớn hơn”.

Khẩu độ lớn làm tăng đáng kể độ khó quản lý quang sai:

• quang sai hình cầu
• hôn mê dọc
• độ cong trường
• loạn thị
• sự dịch chuyển màu sắc theo trục

Tất cả đều trở nên hung hãn hơn.

Đặc biệt là ở khu vực rìa.

Và một khi bạn chuyển sang chụp ảnh 5MP hay 8MP? Cửa sổ dung sai trở nên xấu xí nhanh chóng.

Một ống kính trông có vẻ “chấp nhận được” ở độ phân giải 2MP đột nhiên bị sập dưới mật độ điểm ảnh cao hơn.

Kẻ thù giấu mặt: Hiệu suất vượt trội

Đây là điều mà các nhóm thu mua thường phát hiện ra quá muộn:

Một chiếc máy ảnh ánh sáng yếu có thể trông tuyệt vời ở trung tâm… và khủng khiếp ở các cạnh.

Tại sao?

Bởi vì hệ thống quang học khẩu độ rộng đương nhiên gặp khó khăn với hiệu suất chụp ảnh ngoài trục.

Điều này trở nên đặc biệt có vấn đề trong:

• giám sát bãi đậu xe
• giám sát chu vi
• bảo hiểm kho
• Kiểm tra ban đêm UAV
• điều hướng robot

Trong các ứng dụng này, chi tiết cạnh cũng quan trọng như chi tiết trung tâm.

Nếu chi tiết khuôn mặt bị ố ở các góc hoặc biển số xe bị xẹp xuống trong điều kiện độ sáng thấp, hệ thống sẽ không hoạt động được—ngay cả khi hình ảnh trung tâm trông sáng.

Đây là lý do tại sao các hệ thống ống kính F1.0 tiên tiến ngày càng dựa vào:

• kiến trúc đa cầu
• kính phân tán thấp
• Nhóm nhựa-thủy tinh lai
• kiểm soát CRA chặt chẽ hơn
• căn chỉnh hoạt động chính xác

Tại Shanghai Silk Optical, hệ thống thấu kính ánh sáng đen của chúng tôi sử dụng cấu trúc quang học đa thành phần tiên tiến bao gồm kiến ​​trúc 7 thành phần để chụp ảnh ánh sáng yếu có độ truyền cao.

Và thành thật mà nói? Ngay cả với công cụ hiện đại, tối ưu hóa khẩu độ lớn vẫn là một trong những hành động cân bằng khó chịu nhất trong kỹ thuật quang học.

Bạn cải thiện độ sáng ở góc và độ méo đột ngột tăng lên.
Bạn ngăn chặn tình trạng hôn mê và thay đổi MTF.
Bạn thắt chặt CRA và thay đổi khả năng tương thích cảm biến.

Không có bữa trưa miễn phí trong thiết kế ống kính.

So khớp CRA: Vấn đề hầu như không ai giải thích chính xác

Hãy nói về Góc Tia Trưởng (CRA).

Bởi vì điều này âm thầm quyết định liệu cảm biến đắt tiền của bạn có hoạt động tốt hay không.

Cảm biến CMOS hiện đại—đặc biệt là cảm biến chiếu sáng mặt sau có độ phân giải cao—có hành vi chấp nhận góc nghiêm ngặt.

Nếu góc tia tới vượt quá khả năng chịu đựng của cảm biến:

• bóng cạnh tăng
• sự thay đổi màu sắc xuất hiện
• giảm độ nhạy
• tiếng ồn ở góc tăng lên

Điều này trở nên thảm khốc trong các hệ thống ánh sáng yếu cực rộng.

Đặc biệt là dưới F1.4.

Một ống kính F1.0 được tối ưu hóa kém thực sự có thể tạo ra hiệu suất thực tế kém hơn so với hệ thống F1.6 được thiết kế phù hợp.

Vâng, thực sự.

Đây là lý do tại sao thiết kế CRA thấp trở nên quan trọng trong quang học ánh sáng đen hiện đại. Một số ống kính giám sát tiên tiến hiện duy trì CRA dưới ~12° để cải thiện hiệu quả ghép cảm biến.

Tuy nhiên, nhiều người mua vẫn so sánh ống kính chỉ sử dụng:

• tiêu cự
• Số F
• giá

Đó là một sự đơn giản hóa quá mức nguy hiểm.

Đèn LED hồng ngoại không phải lúc nào cũng là câu trả lời

Ngoài ra còn có một sự thay đổi ngành đang diễn ra ở đây.

Tầm nhìn ban đêm IR truyền thống vẫn hoạt động. Không ai tranh cãi khác.

Nhưng việc giám sát có sự hỗ trợ của IR lại tạo ra những vấn đề riêng:

• điểm nóng phản chiếu
• khoảng cách nhận dạng hạn chế
• mất thông tin màu sắc
• thu hút côn trùng
• đối tượng ở tiền cảnh bị phơi sáng quá mức
• Sự không nhất quán trong nhận dạng AI

Trong quá trình triển khai thành phố thông minh, các quy định về ô nhiễm ánh sáng nhìn thấy cũng ngày càng trở nên nghiêm ngặt hơn ở một số khu vực.

Vì vậy, ngành này đang hướng tới các hệ thống ánh sáng đen đủ màu phụ thuộc nhiều hơn vào ánh sáng xung quanh:

• ánh trăng
• đèn tràn đô thị
• chiếu sáng mặt tiền cửa hàng
• chiếu sáng đường bộ

Và quá trình chuyển đổi này làm cho quang học khẩu độ cực lớn trở nên quan trọng hơn nhiều so với 5 năm trước.

Thành thật mà nói, ống kính đang trở thành bộ khuếch đại ánh sáng yếu chính của toàn bộ chuỗi hình ảnh.

Sự đánh đổi kỹ thuật F1.0 Không ai thích thảo luận

Đây là phần mà các tài liệu quảng cáo tiếp thị thường tránh.

Ống kính F1.0 khó sản xuất nhất quán hơn.

Khó hơn nhiều.

Độ nhạy dung sai tăng đáng kể:

• sự phân tâm
• nghiêng
• lớp phủ không nhất quán
• độ lệch ép phun
• căng thẳng lắp ráp
• trôi dạt nhiệt độ

Tất cả đều trở nên phóng đại.

Một quy trình lắp ráp tầm thường sẽ phá hủy hiệu suất ánh sáng yếu rất lâu trước khi bản thân thiết kế quang học đạt đến giới hạn lý thuyết.

Đây là lý do tại sao tính nhất quán của âm lượng lớn cũng quan trọng như đơn thuốc quang học.

Phân loại MTF tự động, căn chỉnh chủ động, thiết kế bù nhiệt độ và điều khiển khuôn chính xác không còn là “tính năng bổ sung cao cấp”. Chúng là những yêu cầu sinh tồn để sản xuất ánh sáng đen có thể mở rộng.

Và thành thật mà nói, đây chính là lúc nhiều thiết bị quang học giá cực thấp đã lặng lẽ thất bại trên thực tế.

Không có trong phòng thí nghiệm.
Không có trong các bản demo tiếp thị.
Nhưng sáu tháng sau trong môi trường ngoài trời thực sự.

Giám sát ánh sáng đen đang đẩy thiết kế ống kính sang một kỷ nguyên mới

Sự chuyển dịch theo hướng:

• 5MP+
• phân tích AI
• hình ảnh đêm đầy màu sắc
• xử lý AI biên
• hệ thống giao thông thông minh
• robot an ninh tự động

…đang buộc kỹ thuật ống kính phải phát triển nhanh hơn nhiều người mong đợi.

Bởi vì một khi cảm biến vượt qua ngưỡng độ nhạy nhất định, quang học lại trở thành yếu tố hạn chế.

Lịch sử lặp lại chính nó.

Và hiện tại, hệ thống khẩu độ lớn F1.0 đang là trung tâm của quá trình chuyển đổi đó.

Không phải vì “khẩu độ lớn hơn nghe có vẻ cao cấp”.

Nhưng bởi vì hoạt động giám sát hiện đại ngày càng phụ thuộc vào việc thu thập thông tin hình ảnh có thể sử dụng được từ hầu như không có ánh sáng.

Đó là một thử thách quang học đầu tiên.

Mọi thứ khác đến sau.

Giới thiệu về quang học lụa Thượng Hải

Công ty TNHH Công nghệ Quang học Tơ lụa Thượng Hảichuyên về các giải pháp quang học chính xác cho:

• giám sát an ninh
• hình ảnh ô tô
• quang học y tế
• hệ thống thị giác robot
• hình ảnh UAV
• camera gia đình thông minh
• LiDAR và quang học chiếu

Công ty vận hành một chuỗi sản xuất tích hợp theo chiều dọc bao gồm:

• xử lý ống kính quang học
• sản xuất khuôn mẫu chính xác
• ép phun
• lắp ráp tự động
• Kiểm tra và phân loại MTF

với năng lực sản xuất ống kính hàng tháng vượt quá hàng triệu chiếc.