Un obiectiv mai bun poate face ca un senzor mai ieftin să funcționeze mai bine

Iată o întrebare pe care o auzim surprinzător de des în dezvoltarea camerei:

„Dacă folosim un obiectiv mai bun, putem obține performanțe mai bune de la un senzor mai ieftin?”

Răspunsul sincer este:

Da, dar nu în modul în care ați putea crede.

Un obiectiv mai bun nu poate transforma magic un senzor de 5MP într-un senzor de 8MP. Nu poate crește numărul de pixeli fizici al senzorului, nu poate îmbunătăți intervalul dinamic nativ sau nu poate elimina zgomotul care vine de la senzorul însuși.

Dar există o altă latură a poveștii.

Un senzor poate înregistra doar informațiile optice care ajung la el.

Dacă obiectivul oferă detalii slabe, contrast scăzut, lumină insuficientă sau aberații prost controlate, chiar și unui senzor scump i se cere să lucreze cu informații compromise.

Pe de altă parte, un obiectiv bine proiectat poate ajuta un senzor mai accesibil să extragă mult mai mult din ceea ce este capabil de fapt.

Și această distincție este extrem de importantă atunci când proiectați o cameră sensibilă la costuri.

Senzorul nu funcționează singur

Este tentant să ne gândim la senzor ca la „motorul” camerei.

În realitate, sistemul de imagistică este mai aproape de o echipă.

Lentila colectează și organizează lumina.

Senzorul transformă acea lumină în semnale electrice.

ISP-ul procesează aceste semnale.

Software-ul și AI interpretează apoi imaginea rezultată.

Dacă o parte a lanțului este slabă, celelalte componente trebuie să compenseze.

Iar compensarea are limite.

Imaginați-vă un senzor accesibil, care este perfect capabil să rezolve un anumit nivel de detaliu.

Acum puneți un obiectiv de proastă calitate în față.

Obiectivul poate estompa acel detaliu înainte de a ajunge vreodată la senzor.

Senzorul nu poate înregistra informații care nu i-au fost niciodată livrate.

Acesta este motivul pentru care cumpărarea celui mai scump senzor în timp ce tratează lentila ca pe o componentă de marfă poate fi o strategie surprinzător de ineficientă.

Un obiectiv mai bun nu adaugă pixeli. Face pixelii mai folositori.

Aceasta este ideea cheie.

Să presupunem că două camere folosesc exact același senzor.

Camera A folosește un obiectiv mediocru.

Camera B folosește un sistem optic mai bun.

Specificațiile senzorului nu s-au schimbat.

Ambele au în continuare același număr de pixeli.

Dar imaginile pot arăta vizibil diferit.

De ce?

Pentru că numărul de pixeli este doar o parte a poveștii.

Sistemul optic influenteaza:

 Rezoluție

 Contrastul

Transmiterea luminii

Distorsiuni

Aberația cromatică

 Claritatea marginilor

Uniformitatea imaginii

Prin urmare, un obiectiv mai bun poate ajuta senzorul să folosească mai bine pixelii pe care îi are deja.

Gândește-te astfel:

Un depozit plin de cutii goale nu înseamnă că ai mai multe produse.

Senzorul vă oferă cutiile.

Lentila ajută la determinarea câte informații utile sunt introduse în ele.

MTF: Unde lentila se întâlnește cu senzorul

Aici este loculMTF (funcția de transfer de modulare)devine util.

MTF descrie cât de eficient un sistem optic păstrează contrastul la diferite niveluri de detaliu.

Nu trebuie să devii inginer optic pentru a înțelege semnificația practică.

Un obiectiv cu performanțe MTF bune poate păstra detaliile fine cu un contrast util.

Un obiectiv cu performanță MTF slabă poate transforma aceste detalii în modele din ce în ce mai slabe și neclare.

Acest lucru devine deosebit de important cu senzorii moderni, unde dimensiunile pixelilor pot fi foarte mici.

Un senzor poate avea din punct de vedere tehnic o mulțime de pixeli, dar dacă obiectivul nu poate rezolva suficiente detalii spațiale, acești pixeli nu sunt utilizați eficient.

Acesta este unul dintre motivele pentru care un sistem optic bine proiectat poate face uneori o cameră să se simtă „mai clară”, chiar dacă senzorul în sine nu s-a schimbat.

Lentila nu actualizează senzorul.

Pur și simplu se pune mai puțin în cale.

Mai multă lumină poate schimba jocul

Rezoluția nu este singura problemă.

Performanța la lumină scăzută este un alt domeniu în care calitatea lentilelor contează.

O deschidere mai mare permite mai multă lumină să ajungă la senzor.

Pentru aplicații precum supravegherea securității, monitorizarea în aer liber, robotică sau camerele vehiculelor, acest lucru poate fi deosebit de valoros.

Luați în considerare două camere care utilizează același senzor.

Se folosește un obiectiv cu deschidere relativ mică.

Celălalt folosește un obiectiv cu deschidere mai mare, cu o capacitate mai bună de adunare a luminii.

Într-un mediu luminos, diferența poate să nu fie dramatică.

Noaptea, poate deveni mult mai evident.

A doua cameră poate menține un nivel de câștig mai scăzut, o expunere mai bună și informații mai clare despre imagine.

Asta nu înseamnă că obiectivul a îmbunătățit caracteristicile de zgomot ale senzorului.

Înseamnă că obiectivul a oferit senzorului un semnal optic mai bun pentru început.

Și uneori, asta e jumătate din bătălie.

Unde un obiectiv mai bun nu poate ajuta

Este important să nu supravânzi asta.

Un obiectiv mai bun are limite.

Dacă senzorul are:

 Interval dinamic slab

 Zgomot ridicat de citire

Eficiență cuantică scăzută

Performanță limitată a culorii

Număr insuficient de pixeli

lentila nu poate rezolva complet aceste probleme.

De asemenea, un obiectiv nu poate transforma un senzor de rezoluție joasă într-un senzor de înaltă rezoluție.

Nu există un echivalent optic al actualizării secrete a firmware-ului senzorului.

Dacă cineva promite asta, fii suspicios.

O bună inginerie optică se referă la maximizarea performanței sistemului, nu la realizarea de miracole.

Oportunitatea reală este potrivirea sistemului

Cea mai interesantă întrebare nu este:

„Care este mai bun, senzorul scump sau obiectivul scump?”

Este:

„Cum ar trebui să se potrivească lentila și senzorul?”

Aici designul optic experimentat devine valoros.

O lentilă trebuie evaluată în funcție de senzorul real:

 Formatul senzorului

 Dimensiunea pixelilor

Zona de imagine activă

Cerințe CRA

Rezoluție necesară

 Câmp de vedere

Diafragma

Cercul de imagine

De exemplu, utilizarea unui obiectiv de rezoluție extrem de înaltă cu un senzor de rezoluție relativ scăzută poate oferi puține beneficii practice.

Dar utilizarea unui obiectiv prost potrivit cu un senzor capabil poate lăsa performanțe semnificative pe masă.

Punctul dulce este undeva la mijloc.

Aici devine interesantă optimizarea costurilor

Pentru producătorii de camere, acest lucru poate avea un impact comercial major.

Imaginați-vă că un produs trebuie să atingă o anumită țintă de calitate a imaginii, rămânând în același timp într-un cost strict al BOM.

Abordarea evidentă este adesea:

„Hai să cumpărăm un senzor mai bun.”

Uneori acesta este răspunsul corect.

Dar uneori, cea mai bună abordare este să te uiți la întregul sistem de imagistică.

Un design optic mai bun ar putea permite unui senzor mai accesibil să obțină rezultatul dorit?

Ar putea o diafragmă mai mare să îmbunătățească suficient de mult performanța la lumină scăzută pentru a reduce nevoia de procesare agresivă a imaginii?

Performanța mai bună a marginilor ar putea îmbunătăți detectarea AI fără a crește rezoluția senzorului?

O potrivire mai bună dintre senzori și lentile ar putea oferi calitatea necesară a imaginii fără a adăuga pur și simplu mai mulți megapixeli?

Acestea sunt întrebări de inginerie mult mai interesante.

Și pot avea un impact direct asupra costului produsului.

Un obiectiv bun poate fi un upgrade mai inteligent

Acesta este motivul pentru care noi laOptica Boshideseori priviți camera ca pe un sistem optic complet, mai degrabă decât să evaluăm lentila în mod izolat.

O cameră de securitate, o dronă, o cameră auto, un robot, o cameră industrială sau un dispozitiv de imagistică medicală pot avea priorități complet diferite.

Cea mai bună soluție optică nu este neapărat cea mai scumpă.

Este cel care oferă senzorului tipul potrivit de informații pentru job.

La Boshi Optics, dezvoltarea și producția optică acoperă aplicații, inclusiv supraveghere de securitate, viziune AI, drone, imagini auto, dispozitive medicale și alte sisteme de imagistică. Această abordare bazată pe aplicații îi ajută pe ingineri să echilibreze rezoluția, deschiderea, câmpul vizual, dimensiunea, distorsiunea și alte cerințe, în loc să urmărească pur și simplu cea mai înaltă specificație.

Deci, un obiectiv mai bun poate face ca un senzor mai ieftin să funcționeze mai bine?

Da, dar cu o calificare importantă.

Un obiectiv mai bun nu îmbunătățește fizic senzorul.

Face ceva mai realist:

Poate ajuta senzorul să funcționeze mai aproape de potențialul său real.

Optica bună poate oferi senzorului detalii mai bune, lumină mai utilă, contrast mai puternic și o calitate mai consistentă a imaginii.

Pentru dezvoltarea camerelor sensibile la costuri, aceasta poate fi o strategie foarte inteligentă.

Pentru că uneori răspunsul nu este:

„Cumpărați un senzor mai scump.”

Uneori este:

„Nu mai faceți senzorul să funcționeze cu un obiectiv mediocru.”

Și aceasta este o conversație care merită avută înainte ca următorul proiect de cameră să fie blocat într-un BOM.