Nguyên nhân gây ra hiện tượng lóa ống kính và bóng ma trong camera an ninh

Tại sao hình ảnh máy ảnh trông mờ xung quanh ánh sáng rực rỡ?

Camera an ninh có thể tạo ra hình ảnh rõ ràng vào ban ngày nhưng vẫn gặp khó khăn khi có ánh sáng mạnh chiếu vào hiện trường. Đèn đường, đèn pha xe, biển báo phản chiếu, ánh sáng mặt trời góc thấp và đèn chiếu sáng hồng ngoại gần đó đều có thể tạo ra các hiện vật không mong muốn.

Hai thuật ngữ phổ biến được sử dụng để mô tả những hiệu ứng này là hiện tượng lóa và bóng ma. Chúng có liên quan, nhưng chúng không hoàn toàn giống nhau. Ánh sáng lóa thường xuất hiện dưới dạng mất độ tương phản hoặc ánh sáng mờ, trong khi bóng ma có thể xuất hiện dưới dạng hình ảnh phụ, điểm sáng hoặc phản chiếu lặp đi lặp lại.

Những hiệu ứng này không phải lúc nào cũng do ống kính bị lỗi gây ra. Chúng có thể phát sinh từ sự tương tác của các bề mặt quang học, lớp phủ, kính che cảm biến, cửa sổ bảo vệ, bộ lọc và vỏ máy ảnh. Sự nhiễm bẩn trong lắp ráp và vị trí của các bộ phận gần đó cũng có thể góp phần.

Đối với các nhà sản xuất máy ảnh, hiểu rõ nguồn gốc là bước đầu tiên để cải thiện chất lượng hình ảnh. Thay ống kính mà không xác định nguyên nhân có thể không giải quyết được vấn đề.

Ống kính lóa là gì?

Hiện tượng lóa ống kính máy ảnh là ánh sáng không mong muốn trong hệ thống hình ảnh làm giảm chất lượng hình ảnh. Nó có thể được gây ra bởi sự tán xạ hoặc phản xạ ánh sáng từ các bề mặt quang học, bề mặt cơ học hoặc chất gây ô nhiễm. Tùy thuộc vào cảnh và cấu trúc ống kính, ánh sáng lóa có thể xuất hiện dưới dạng vùng bị mờ, màn che sáng, độ tương phản giảm hoặc tạo tác màu.

Hiện tượng lóa đặc biệt dễ nhận thấy khi nguồn sáng ở bên trong hoặc ngay bên ngoài trường nhìn. Hiện tượng này cũng có thể xảy ra khi ánh sáng đi qua mặt trước máy ảnh theo một góc và phản chiếu từ các bề mặt không được kiểm soát đầy đủ.

Tác động phụ thuộc vào độ sáng và vị trí của nguồn, thiết kế quang học, hiệu suất lớp phủ, khẩu độ và cách bố trí cơ học bên trong. Một ống kính hoạt động tốt trong bài kiểm tra độ phân giải tiêu chuẩn có thể vẫn cần được đánh giá bổ sung trong điều kiện chiếu sáng lệch trục mạnh.

Bóng ma là gì?

Bóng mờ ống kính thường đề cập đến hình ảnh thứ cấp có thể nhận biết được hoặc tạo tác sáng được hình thành do phản xạ không mong muốn trong hệ thống quang học. Ánh sáng có thể phản chiếu giữa các bề mặt thấu kính, giữa thấu kính và kính che cảm biến hoặc giữa các bề mặt song song khác trong mô-đun máy ảnh.

Bóng ma có thể xuất hiện dưới dạng bản sao mờ nhạt của đèn đường, vòng tròn màu, đốm hình đa giác hoặc hiện vật có cấu trúc khác. Vị trí của nó có thể thay đổi khi nguồn sáng di chuyển qua khung hình.

Hình dạng và vị trí của bóng ma có thể cung cấp manh mối về các bề mặt liên quan. Tuy nhiên, việc chẩn đoán nguyên nhân chính xác thường yêu cầu kiểm tra camera đã lắp ráp và thay đổi từng bộ phận một. Cửa sổ bảo vệ phía trước, bộ lọc hoặc kính che cảm biến có thể là một phần của đường phản xạ, vì vậy không nên tự động đổ lỗi cho ống kính.

Nguyên nhân phổ biến ở camera an ninh

Một nguyên nhân phổ biến là sự phản xạ giữa các bề mặt quang học. Mọi bề mặt tiếp xúc giữa không khí và kính đều có thể phản chiếu một phần ánh sáng tới. Lớp phủ chống phản xạ làm giảm sự phản xạ này, nhưng hiệu suất của chúng phụ thuộc vào bước sóng, góc tới và thiết kế lớp phủ.

Nguyên nhân thứ hai là ô nhiễm. Bụi, dấu vân tay, dầu, cặn dính hoặc vết tẩy rửa có thể phân tán ánh sáng và làm tăng sương mù. Một hạt nhỏ gần bề mặt nhạy cảm có thể nhìn thấy được khi có nguồn sáng mạnh đi vào hiện trường.

Nguyên nhân thứ ba là sự phản xạ cơ học. Bề mặt bên trong sáng bóng, thùng bị đen kém, cạnh kim loại lộ ra ngoài hoặc chất kết dính phản chiếu có thể chuyển hướng ánh sáng lạc về phía cảm biến.

Nguyên nhân thứ tư là cửa sổ phía trước của máy ảnh hoặc ngăn xếp bộ lọc. Kính che bảo vệ, bộ lọc cắt IR hoặc bề mặt song song khác có thể tạo thêm các đường phản xạ. Nếu các thành phần này được thêm vào sau khi ống kính đã được thiết kế, hệ thống cuối cùng có thể hoạt động khác với mô hình quang học ban đầu.

Cuối cùng, bản thân nguồn sáng cũng quan trọng. Một nguồn điểm mạnh ngay bên ngoài trường nhìn có thể tạo ra hiện tượng lóa ngay cả khi nó không hiển thị trong ảnh đã chụp.

Lớp phủ chống phản chiếu giúp ích như thế nào

Lớp phủ chống phản xạ được thiết kế để giảm phản xạ ở bề mặt quang học trong phạm vi bước sóng và góc tới xác định. Bằng cách giảm năng lượng phản xạ, lớp phủ có thể cải thiện khả năng truyền tải và giúp hạn chế một số dạng ánh sáng lóa và bóng ma.

Tuy nhiên, “được phủ AR” không phải là thông số hiệu suất hoàn chỉnh. Lớp phủ được tối ưu hóa cho ánh sáng khả kiến ​​có thể không mang lại hiệu suất tương tự ở bước sóng cận hồng ngoại. Do đó, một camera sử dụng ánh sáng hồng ngoại nên xem xét phạm vi quang phổ của lớp phủ.

Hiệu suất lớp phủ cũng có thể thay đổi theo góc. Thấu kính góc rộng nhận tia ở các góc khác nhau trên trường và lớp phủ phải phù hợp với hình dạng quang học thực tế.

Đối với các ứng dụng đòi hỏi khắt khe, hãy yêu cầu nhà cung cấp cung cấp thông tin truyền hoặc phản xạ liên quan và làm rõ phạm vi bước sóng. Đồng thời xác nhận xem thông số kỹ thuật có áp dụng cho tất cả các bề mặt quang học có liên quan hay chỉ các thành phần được chọn.

Thiết kế quang học và thiết kế cơ khí phải làm việc cùng nhau

Các nhà thiết kế quang học có thể giảm phản xạ không mong muốn thông qua cấu hình thấu kính, lựa chọn vật liệu, độ cong bề mặt và kiểm soát đường đi của ánh sáng lạc. Nhưng thiết kế quang học chỉ là một phần của giải pháp.

Thân ống kính và vỏ máy ảnh cũng phải được thiết kế để hạn chế hiện tượng phản xạ bên trong. Bề mặt màu đen mờ, vách ngăn thích hợp và khẩu độ được kiểm soát có thể giúp ngăn ánh sáng lệch trục tiếp cận cảm biến qua những đường đi ngoài ý muốn.

Vị trí của bộ lọc và cửa sổ che cần được xem xét sớm. Các bề mặt song song có thể tạo ra phản xạ lặp đi lặp lại, trong khi độ nghiêng hoặc hình nêm được chỉ định cẩn thận có thể giúp chuyển hướng một số phản xạ ra khỏi cảm biến hình ảnh. Bất kỳ thay đổi nào như vậy phải được đánh giá về tác động của nó đối với chất lượng hình ảnh và sự tích hợp cơ học.

Sự sạch sẽ của lắp ráp cũng quan trọng không kém. Bụi và dấu vân tay có thể làm giảm lợi ích của thiết kế quang học và lớp phủ tốt. Quy trình làm sạch và lắp ráp có kiểm soát giúp giữ cho chiếc máy ảnh hoàn thiện phù hợp với mẫu đã được phê duyệt.

Khắc phục sự cố thực tế: Cách tiếp cận từng bước

Khi hiện tượng lóa hoặc bóng ma xuất hiện, hãy bắt đầu với cảnh thử nghiệm lặp lại. Sử dụng nguồn điểm sáng ở các vị trí xác định: bên trong trường nhìn, gần rìa và ngay bên ngoài khung. Giữ cố định cài đặt phơi sáng và máy ảnh để việc so sánh có ý nghĩa.

Tiếp theo, kiểm tra bề mặt phía trước và làm sạch nó theo quy trình đã được phê duyệt. Không sử dụng dung môi hoặc vải mạnh có thể làm hỏng lớp phủ. Chụp lại cảnh tương tự.

Nếu sự cố vẫn còn, hãy so sánh máy ảnh có và không có cửa sổ bảo vệ hoặc bộ lọc có thể tháo rời, trong đó thiết kế cho phép kiểm tra an toàn. Điều này có thể giúp xác định liệu một bề mặt được thêm vào có đóng góp cho tạo tác hay không.

Sau đó kiểm tra các bề mặt cơ học bên trong và sự căn chỉnh của ngăn quang. Nếu có thể, hãy so sánh một mẫu khác trong cùng một lô. Sự khác biệt giữa các mẫu có thể cho thấy sự nhiễm bẩn của bộ phận lắp ráp, sự thay đổi của thành phần hoặc vấn đề căn chỉnh cơ học.

Cuối cùng, lặp lại thử nghiệm ở bước sóng hoạt động dự định. Nên kiểm tra máy ảnh có đèn LED hồng ngoại khi bật các đèn LED đó vì đánh giá chỉ bằng ánh sáng khả kiến ​​có thể bỏ sót các thành phần lạ xuất hiện ở chế độ ban đêm.

Người mua nên bao gồm những gì trong thông số kỹ thuật của ống kính?

Thông số kỹ thuật hữu ích sẽ mô tả cảnh và hệ thống thay vì chỉ nêu rõ “không có ngọn lửa”. Việc loại bỏ tuyệt đối tất cả ánh sáng lạc hiếm khi là một yêu cầu thực tế trong mọi điều kiện ánh sáng có thể.

Bao gồm kiểu cảm biến, trường nhìn của ống kính, khẩu độ, phạm vi bước sóng hoạt động và liệu máy ảnh có sử dụng ánh sáng hồng ngoại hay không. Cho biết cửa sổ bảo vệ, bộ lọc cắt hồng ngoại hoặc bộ phận quang học khác có nằm ở phía trước ống kính hay không.

Mô tả các nguồn sáng dự kiến ​​và vị trí của chúng. Ví dụ: camera quay mặt đường có thể gặp ánh đèn pha vào ban đêm, trong khi camera giám sát ngoài trời có thể gặp ánh sáng mặt trời ở góc thấp. Xác định vùng hình ảnh và mức độ tạo tác có thể chấp nhận được đối với ứng dụng.

Nếu có thể, hãy cung cấp hình ảnh mẫu cho thấy vấn đề. Sau đó, nhà cung cấp có thể đánh giá xem nguyên nhân có thể là do thiết kế quang học, lớp phủ, ánh sáng lạc cơ học hay lắp ráp. Thống nhất về phương pháp thử nghiệm và tiêu chí chấp nhận trước khi sản xuất hàng loạt.

Quang học Boshi: Đánh giá cụm hình ảnh hoàn chỉnh

Quang học Boshicung cấp các sản phẩm quang học cho giám sát an ninh và các ứng dụng hình ảnh khác. Khi đánh giá hiện tượng lóa hoặc bóng ma, điểm khởi đầu hữu ích nhất là cấu hình máy ảnh hoàn chỉnh: cảm biến, ống kính, bộ lọc, cửa sổ bảo vệ, vỏ và hệ thống chiếu sáng.

Khách hàng có thể xem xét dòng ống kính M12 của công ty hoặc thảo luận về các yêu cầu dành riêng cho ứng dụng thông qua các sản phẩm quang học tùy chỉnh. Để đánh giá kỹ thuật, hãy chia sẻ mẫu cảm biến, trường nhìn, phạm vi bước sóng, bản vẽ camera và hình ảnh đại diện của hiện vật.

Thông tin này giúp phân biệt sự cố ở cấp độ thấu kính với sự cố lắp ráp hoặc phản xạ ở cấp hệ thống.

Kết luận: Kiểm tra với ánh sáng mà máy ảnh của bạn thực sự sẽ đối mặt

Hiện tượng lóa và bóng ma thường được coi là các khiếm khuyết nhỏ trong hình ảnh cho đến khi chúng cản trở việc giám sát ban đêm, nhận dạng đối tượng hoặc khả năng hiển thị các chi tiết quan trọng. Nguyên nhân của chúng có thể liên quan đến nhiều bề mặt và thành phần, đó là lý do tại sao cách tiếp cận hệ thống hoàn chỉnh là cần thiết.

Chỉ định phạm vi bước sóng, đánh giá lớp phủ, kiểm soát phản xạ bên trong, duy trì độ sạch của cụm lắp ráp và thử nghiệm với các nguồn sáng thực tế. Một máy ảnh phải được xác nhận không chỉ trong điều kiện ánh sáng thoải mái trong phòng thí nghiệm mà còn trong các điều kiện đầy thách thức mà nó được thiết kế để giám sát.