האם עדשה טובה יותר יכולה לגרום לחיישן זול יותר לביצוע טוב יותר?

הנה שאלה שאנו שומעים לעתים קרובות באופן מפתיע בפיתוח מצלמה:

"אם נשתמש בעדשה טובה יותר, האם נוכל להשיג ביצועים טובים יותר מחיישן זול יותר?"

התשובה הכנה היא:

כן - אבל לא בצורה שאתה עשוי לחשוב.

עדשה טובה יותר לא יכולה להפוך חיישן 5MP לחיישן 8MP בצורה קסומה. זה לא יכול להגדיל את ספירת הפיקסלים הפיזית של החיישן, לשפר את הטווח הדינמי המקורי שלו, או לחסל רעש שמגיע מהחיישן עצמו.

אבל יש צד נוסף לסיפור.

חיישן יכול להקליט רק את המידע האופטי שמגיע אליו.

אם העדשה מספקת פרטים גרועים, ניגודיות נמוכה, אור לא מספיק או סטיות מבוקרות בצורה גרועה, אפילו חיישן יקר מתבקש לעבוד עם מידע שנפגע.

מצד שני, עדשה מעוצבת היטב יכולה לעזור לחיישן זול יותר לחלץ הרבה יותר ממה שהוא מסוגל למעשה.

וההבחנה הזו חשובה ביותר בעת תכנון מצלמה רגישה לעלות.

החיישן לא עובד לבד

מפתה לחשוב על החיישן כעל ה"מנוע" של המצלמה.

במציאות, מערכת ההדמיה קרובה יותר לצוות.

העדשה אוספת ומארגנת אור.

החיישן ממיר את האור הזה לאותות חשמליים.

ספק שירותי האינטרנט מעבד את האותות הללו.

תוכנה ובינה מלאכותית מפרשים את התמונה המתקבלת.

אם חלק אחד של השרשרת חלש, שאר הרכיבים צריכים לפצות.

ולפיצוי יש גבולות.

דמיינו לעצמכם חיישן במחיר סביר שמסוגל בצורה מושלמת לפתור רמת פירוט מסוימת.

כעת שימו לפניה עדשה באיכות ירודה.

העדשה עלולה לטשטש את הפרט הזה לפני שהיא מגיעה לחיישן.

החיישן אינו יכול להקליט מידע שמעולם לא נמסר לו.

זו הסיבה שקניית החיישן היקר ביותר תוך התייחסות לעדשה כאל רכיב סחורה יכולה להיות אסטרטגיה לא יעילה באופן מפתיע.

עדשה טובה יותר לא מוסיפה פיקסלים. זה עושה פיקסלים שימושיים יותר.

זה רעיון המפתח.

נניח ששתי מצלמות משתמשות בדיוק באותו חיישן.

מצלמה A משתמשת בעדשה בינונית.

מצלמה B משתמשת במערכת אופטית טובה יותר.

מפרטי החיישן לא השתנו.

לשניהם עדיין אותו מספר פיקסלים.

אבל התמונות יכולות להיראות שונות באופן ניכר.

מַדוּעַ?

כי ספירת הפיקסלים היא רק חלק מהסיפור.

המערכת האופטית משפיעה על:

רזולוציה

ניגודיות

העברת אור

עיוות

סטייה כרומטית

חדות קצה

אחידות תמונה

לכן עדשה טובה יותר יכולה לעזור לחיישן לנצל טוב יותר את הפיקסלים שכבר יש לו.

תחשוב על זה ככה:

מחסן מלא בקופסאות ריקות לא אומר שיש לך יותר מוצרים.

החיישן נותן לך את הקופסאות.

העדשה עוזרת לקבוע כמה מידע שימושי מוכנס בתוכם.

MTF: איפה העדשה פוגשת את החיישן

זה המקום שבוMTF (פונקציית העברת מודולציה)הופך שימושי.

MTF מתאר באיזו יעילות מערכת אופטית משמרת ניגודיות ברמות שונות של פירוט.

אתה לא צריך להיות מהנדס אופטי כדי להבין את המשמעות המעשית.

עדשה עם ביצועי MTF טובים יכולה לשמר פרטים עדינים עם ניגודיות שימושית.

עדשה עם ביצועי MTF גרועים עלולה להפוך את הפרטים הללו לדפוסים חלשים ומטושטשים יותר ויותר.

זה הופך להיות חשוב במיוחד עם חיישנים מודרניים, שבהם גדלי הפיקסלים יכולים להיות קטנים מאוד.

לחיישן עשוי מבחינה טכנית להיות הרבה פיקסלים, אבל אם העדשה לא יכולה לפתור מספיק פרטים מרחביים, הפיקסלים האלה לא נמצאים בשימוש יעיל.

זו אחת הסיבות שמערכת אופטית מתוכננת היטב יכולה לפעמים לגרום למצלמה להרגיש "חדה" יותר למרות שהחיישן עצמו לא השתנה.

העדשה לא משדרגת את החיישן.

זה פשוט מפריע פחות.

יותר אור יכול גם לשנות את המשחק

הפתרון הוא לא הבעיה היחידה.

ביצועים בתאורה נמוכה הם תחום נוסף שבו חשובה איכות העדשה.

צמצם גדול יותר מאפשר ליותר אור להגיע לחיישן.

עבור יישומים כגון מעקב אבטחה, ניטור חיצוני, רובוטיקה או מצלמות רכב, זה יכול להיות בעל ערך במיוחד.

שקול שתי מצלמות המשתמשות באותו חיישן.

אחד משתמש בעדשה עם צמצם קטן יחסית.

השני משתמש בעדשה בעלת צמצם גדול יותר עם יכולת איסוף אור טובה יותר.

בסביבה בהירה, ההבדל עשוי להיות לא דרמטי.

בלילה, זה יכול להיות הרבה יותר ברור.

המצלמה השנייה עשויה להיות מסוגלת לשמור על רמת רווח נמוכה יותר, חשיפה טובה יותר ומידע תמונה נקי יותר.

זה לא אומר שהעדשה שיפרה את מאפייני הרעש של החיישן.

זה אומר שהעדשה נתנה לחיישן אות אופטי טוב יותר מלכתחילה.

ולפעמים, זה חצי מהקרב.

איפה עדשה טובה יותר לא יכולה לעזור

חשוב לא למכור את זה יותר מדי.

לעדשה טובה יותר יש גבולות.

אם לחיישן יש:

טווח דינמי גרוע

רעש קריאה גבוה

יעילות קוונטית נמוכה

ביצועי צבע מוגבלים

ספירת פיקסלים לא מספקת

העדשה לא יכולה לפתור לחלוטין את הבעיות הללו.

כמו כן, עדשה לא יכולה להפוך חיישן ברזולוציה נמוכה לחיישן ברזולוציה גבוהה.

אין מקבילה אופטית לשדרוג סודי של קושחת החיישן.

אם מישהו מבטיח את זה, תהיו חשדניים.

הנדסה אופטית טובה היא למקסם את ביצועי המערכת - לא לבצע ניסים.

ההזדמנות האמיתית היא התאמת מערכת

השאלה הכי מעניינת היא לא:

"מה עדיף, החיישן היקר או העדשה היקרה?"

זה:

"איך צריך להתאים את העדשה והחיישן?"

זה המקום שבו עיצוב אופטי מנוסה הופך לבעל ערך.

יש להעריך עדשה לפי החיישן בפועל:

פורמט חיישן

גודל פיקסל

אזור תמונה פעיל

דרישות CRA

 רזולוציה נדרשת

שדה ראייה

צמצם

מעגל תמונה

לדוגמה, שימוש בעדשה ברזולוציה גבוהה במיוחד עם חיישן ברזולוציה נמוכה יחסית עשוי לספק תועלת מעשית מועטה.

אבל שימוש בעדשה בהתאמה גרועה עם חיישן מסוגל יכול להשאיר ביצועים משמעותיים על השולחן.

הנקודה המתוקה נמצאת איפשהו באמצע.

זה המקום שבו ייעול העלות נעשה מעניין

עבור יצרני המצלמות, יכולה להיות לכך השפעה מסחרית גדולה.

תאר לעצמך שמוצר צריך להגיע ליעד ספציפי של איכות תמונה תוך שמירה על עלות BOM קפדנית.

הגישה המתבקשת היא לרוב:

"בוא נקנה חיישן טוב יותר."

לפעמים זו התשובה הנכונה.

אבל לפעמים הגישה הטובה יותר היא להסתכל על כל מערכת ההדמיה.

האם עיצוב אופטי טוב יותר יכול לאפשר חיישן זול יותר כדי להשיג את התוצאה הנדרשת?

האם צמצם גדול יותר יכול לשפר את הביצועים בתאורה נמוכה מספיק כדי להפחית את הצורך בעיבוד תמונה אגרסיבי?

האם ביצועי קצה טובים יותר יכולים לשפר את זיהוי AI מבלי להגדיל את רזולוציית החיישן?

האם התאמה טובה יותר של חיישן-עדשה יכולה לספק את איכות התמונה הנדרשת מבלי להוסיף רק יותר מגה פיקסל?

אלו שאלות הנדסיות הרבה יותר מעניינות.

והם יכולים להשפיע ישירות על עלות המוצר.

עדשה טובה יכולה להיות השדרוג החכם יותר

זו הסיבה שאנחנו בבושי אופטיקהלעתים קרובות מסתכלים על המצלמה כמערכת אופטית שלמה במקום להעריך את העדשה בבידוד.

מצלמת אבטחה, מזל"ט, מצלמת רכב, רובוט, מצלמה תעשייתית או מכשיר הדמיה רפואי עשויים להיות בעלי סדרי עדיפויות שונים לחלוטין.

הפתרון האופטי הטוב ביותר הוא לא בהכרח היקר ביותר.

הוא זה שנותן לחיישן את סוג המידע המתאים לעבודה.

ב-Boshi Optics, פיתוח וייצור אופטי מכסים יישומים הכוללים מעקב אבטחה, ראיית בינה מלאכותית, רחפנים, הדמיה לרכב, מכשור רפואי ומערכות הדמיה אחרות. גישה מונעת יישומים זו מסייעת למהנדסים לאזן בין רזולוציה, צמצם, שדה ראייה, גודל, עיוות ודרישות אחרות במקום פשוט לרדוף אחר המפרט הגבוה ביותר.

אז האם עדשה טובה יותר יכולה לגרום לחיישן זול יותר לביצוע טוב יותר?

כן - אבל עם הסמכה חשובה.

עדשה טובה יותר לא משפרת פיזית את החיישן.

זה עושה משהו יותר מציאותי:

זה יכול לעזור לחיישן לבצע קרוב יותר לפוטנציאל האמיתי שלו.

אופטיקה טובה יכולה לספק לחיישן פרטים טובים יותר, אור שימושי יותר, ניגודיות חזקה יותר ואיכות תמונה עקבית יותר.

לפיתוח מצלמה רגישה לעלות, זו יכולה להיות אסטרטגיה חכמה מאוד.

כי לפעמים התשובה היא לא:

"קנה חיישן יקר יותר."

לפעמים זה:

"תפסיק לגרום לחיישן לעבוד עם עדשה בינונית."

וזו שיחה ששווה לנהל לפני שפרויקט המצלמה הבא יינעל לתוך BOM.