כיצד מסנן IR-Cut משפיע על הדמיית מצלמות יום ולילה

הקדמה: מדוע מצלמה צריכה להתייחס לאור אינפרא אדום בצורה שונה?

מצלמת מעקב צפויה לייצר תמונה בעלת מראה טבעי באור יום ולהישאר שימושית לאחר שקיעת השמש. שני תנאי ההפעלה הללו יוצרים אתגר שקל להתעלם ממנו: חיישן התמונה עשוי להגיב לאור מעבר לטווח הראייה האנושית.

חיישני תמונה רבים רגישים לקרינה קרובה לאינפרא אדום. זה יכול להיות שימושי כאשר מצלמה מיועדת להארת אינפרא אדום, אבל זה יכול גם להשפיע על שכפול הצבע באור יום. חומרים שנראים דומים לעין האנושית עשויים לשקף אנרגיית אינפרא אדום בצורה שונה, כך שעלווה, בדים, גווני עור וחפצים אחרים יכולים להופיע בצבעים יוצאי דופן אם אור קרוב לאינפרא אדום מגיע לחיישן.

אמסנן חיתוך IRמשמש בדרך כלל כדי לשלוט באנרגיה אינפרא אדום לא רצויה זו. במצלמת יום/לילה, ניתן להזיז את המסנן אל הנתיב האופטי או ממנו, בהתאם למצב התאורה. המסנן הוא רכיב קטן, אך התנהגותו משפיעה על מערכת ההדמיה השלמה.

עבור יצרני מצלמות וקונים אופטיים, הנקודה החשובה היא שיש לשקול את המסנן, העדשה, החיישן ומנגנון המיתוג ביחד. בחירה של כל רכיב באופן עצמאי עלולה להוביל לשינויי צבע, שינויי מיקוד או איכות תמונה לא עקבית.

מהו מסנן IR Cut

מסנן חיתוך IR הוא מסנן אופטי שנועד להעביר אור נראה תוך הפחתת שידור באזור אינפרא אדום מוגדר. מאפייני הניתוק המדויקים תלויים בתכנון המסנן ובתגובת החיישן המיועדת.

במצלמה צבעונית קונבנציונלית, שליטה באנרגיה קרובה לאינפרא אדום עוזרת לחיישן לשחזר צבעים באופן עקבי יותר עם מה שאנשים רואים. ללא מסנן חיתוך IR מתאים, רגישות אינפרא אדום יכולה להשפיע על הערוצים האדומים, הירוקים והכחולים וליצור שגיאות צבע שעיבוד התמונה עשוי שלא לתקן במלואו.

מסנן קבוע מספיק לרוב למצלמות הפועלות במצב תאורה מוגדר אחד. מצלמת יום/לילה, לעומת זאת, עשויה להשתמש בסידור מיתוג. במהלך היום, המסנן חיתוך IRממוקם מול החיישן כדי לתמוך בהדמיה צבעונית מדויקת יותר. בלילה, הוא מורחק כך שהחיישן יכול לקבל יותר אנרגיה קרובה לאינפרא אדום, לעתים קרובות מנורות LED IR.

עיצוב מיתוג זה מתואר בדרך כלל כמנגנון ICR. התנועה המכנית עשויה להיות קטנה, אך יכולת החזרה של מיקום המסנן ויציבות המכלול האופטי חשובים לתוצאה הסופית.

מדוע צבע בשעות היום תלוי בבקרת אינפרא אדום

חיישן מצלמה אינו רואה את העולם בדיוק כפי שהעין האנושית רואה. התגובה הספקטרלית שלו יכולה להתרחב לאורכי גל קרובים לאינפרא אדום, בהתאם למבנה החיישן ולמסננים כלשהם במודול.

כאשר אנרגיית אינפרא אדום מגיעה לחיישן צבע, היא יכולה להשפיע על ערכי הערוץ הנמדדים. עצם לבן תחת אור השמש עשוי לשקף אנרגיה נראית ואינפרא אדום בפרופורציה שונה מעצם צבעוני. לכן המצלמה יכולה להקליט צבעים שנראים לא טבעיים, גם כאשר החשיפה ואיזון הלבן נראים סבירים.

מסנן חיתוך IR שצוין כהלכה עוזר להגביל את האפקט הזה. הוא תומך בשחזור צבע יציב יותר ומקל על עיבוד פלט של המצלמה באופן עקבי על פני סצנות שונות.

עם זאת, מסנן חיתוך IR אינו פתרון אוניברסלי לתיקון צבע. שידור העדשה, התגובה הספקטרלית של החיישן, סוג חומר ההארה, זכוכית הכיסוי ועיבוד אותות תמונה כולם תורמים לצבע הסופי. אם לפרויקט יש דרישות צבע תובעניות, יש להעריך את המודול המלא תחת מקורות אור יום מייצגים במקום להסתמך על ערך החיתוך הנומינלי של המסנן בלבד.

מדוע הדמיית לילה זקוקה לנתיב אופטי אחר

בלילה, מצלמה עשויה להסתמך על נוריות כמעט אינפרא אדום כדי להאיר את הסצינה. אם המסנן חיתוך IRנשאר במקום, חלק גדול מהתאורה עשוי להידחות לפני שהיא מגיעה לחיישן. הסרת המסנן מאפשרת ליותר אנרגיה זו לעבור דרך העדשה ולהגיע לחיישן.

זה לא אומר שכל מצלמה הופכת יעילה באותה מידה בלילה לאחר הסרת המסנן. העדשה חייבת לשדר את אורכי הגל הקרובים לאינפרא אדום הרלוונטיים, החיישן חייב להיות בעל רגישות מתאימה, והתאורה חייבת לכסות את הסצנה הנדרשת.

עדשה המותאמת רק לאור נראה עשויה שלא לספק את אותה מיקוד או איכות תמונה בפעולה קרובה לאינפרא אדום. מערכות אופטיות מסוימות מפגינות הבדל מיקוד בין אורכי גל גלויים וקרובים לאינפרא אדום. זו הסיבה שעדשה מתוקנת IR יכולה להיות חשובה במצלמות שצריכות תמונות שימושיות בשני המצבים.

בעת ציון עדשת מצלמת יום/לילה, אשר את טווח אורכי הגל החשוב לפרויקט. אל תניח שהביטוי "תומך ב-IR" מספק מספיק פרטים טכניים. שאל את רצועת ההפעלה המיועדת ואת התנאים שבהם הפוקוס ואיכות התמונה מוערכים.

בעיית הסטת הפוקוס: אור נראה וקרוב לאינפרא אדום אינם זהים

אורכי גל שונים יכולים להתמקד במיקומים שונים מכיוון שחומרים אופטיים שוברים אור בצורה שונה על פני הספקטרום. התנהגות זו ידועה בשם סטייה כרומטית. במצלמה שעוברת מהדמיית אור נראה להדמיית לילה בסיוע אינפרא אדום, ייתכן שמיקום מיקוד שנראה נכון במהלך היום לא יישאר אידיאלי בלילה.

גודל האפקט תלוי במרשם האופטי, בחירת החומר, הצמצם, טווח אורכי הגל ותצורת החיישן. זה עשוי להיות בולט יותר ביישומים הדורשים פירוט עדין או שימוש בצמצם גדול יחסית.

מעצבים אופטיים יכולים לנהל התנהגות זו על ידי בחירת חומרים מתאימים ואיזון העיצוב האופטי על פני הטווח הספקטרלי המיועד. הערכה מעשית צריכה לכלול תמונות גלויות וכמעט אינפרא אדום, תוך שימוש בפועלמסנן חיתוך IRסידור וחיישן.

עבור צוותי רכש, המשמעות היא שאין לאשר עדשה רק מדגימת תמונה ביום אם המצלמה הסופית צפויה לעבור לפעולת אינפרא אדום. בקש הוכחות משני המצבים ובדוק אם מנגנון המיקוד או עיצוב העדשה מיועדים לתמוך בכל טווח הפעולה.

מהימנות מכנית של מנגנון ICR

מנגנון החלפת המסנן מציג דרישה מכנית בנוסף לאופטית. המסנן צריך לעבור למצב הנכון ולהישאר יציב שם. אם המנגנון מיושר בצורה גרועה, איטי, רועש או לא עקבי, המצלמה עלולה להראות חפצים גלויים או לא לעבור באופן אמין.

המנגנון פועל גם בתוך בית מצלמה קומפקטי, כאשר מקום פנוי, טמפרטורה, רטט ורכיבה על אופניים לטווח ארוך עשויים להשפיע על האמינות. מצלמה בשימוש בחוץ יכולה לחוות מעברי יום/לילה חוזרים ונשנים ומגוון רחב של תנאים סביבתיים.

במהלך פיתוח המוצר, הצוותים צריכים לשקול החלפת חיים, חזרתיות של מיקום, טמפרטורת פעולה, חשיפת רטט והממשק המכני בין מחזיק המסנן למודול המצלמה. תוכנית הבדיקה צריכה לשקף את מחזור העבודה הצפוי ולא רק כמה הדגמות מיתוג ידני.

הצוותים האופטיים והמכניים צריכים גם לתאם את הצמצם והמיקום הברורים של המסנן. פילטר שמתאים מבחינה טכנית אך חותך חלקית את הנתיב האופטי יכול להפחית תאורה או ליצור התנהגות תמונה לא אחידה.

מה צריכים קונים לאשר לפני שהם בוחרים עדשת יום/לילה?

בקשה שימושית להצעת מחיר צריכה לתאר את מערכת המצלמה ואת תנאי ההפעלה שלה. המידע הבא עוזר לספק עדשות להעריך את הדרישה:

דגם חיישן, פורמט, גודל פיקסל ותגובה ספקטרלית אם זמינים.

בין אם המצלמה משתמשת במסנן חיתוך IR קבוע או במנגנון ICR נייד.

טווחי אורך גל גלויים וכמעט אינפרא אדום נדרשים.

אורך מוקד העדשה, שדה ראייה, צמצם ומעטפת מכנית.

האם המצלמה משתמשת בנורות IR מובנות ובאורך גל התאורה המשוער.

התנהגות מיקוד נדרשת במצבי יום ולילה.

טמפרטורת פעולה ותדירות מיתוג צפויה.

יעדים באיכות תמונה, כולל ביצועי מרכז וקצה.

זה גם שימושי לספק תמונות לדוגמה או לתאר את סצנת היעד. למצלמה המיועדת לכניסה למגורים עשויה להיות סדר עדיפויות שונה ממצלמת תנועה או מערכת ניטור תעשייתית.

הימנע מהשוואת עדשות רק לפי אורך מוקד וצמצם. שתי עדשות עם מפרטי כותרת דומים יכולות להתנהג בצורה שונה כשהן משולבות עם חיישן מסוים וערימת מסנן חיתוך IR.

כיצד לאמת את המצלמה השלמה

תוכנית אימות מעשית צריכה לכלול סצנות צבע בשעות היום, סצנות בתאורה חלשה וסצנות לילה בסיוע אינפרא אדום. לכיד מטרות במרכז ובקצוות התמונה, ובדקו את החדות וגם את התנהגות הצבע.

במצב יום, בדוק אם אובייקטים ניטרליים נראים נייטרליים במידה סבירה והאם הצבעים נשארים עקביים תחת התאורה המיועדת. עבור מצב לילה, בדוק את המיקוד, הניגודיות, אחידות התאורה וכמות הפרטים השימושיים. אם המצלמה עוברת אוטומטית, חזור על המעבר מספר פעמים ובדוק אם התמונה חוזרת באופן עקבי לאותו מצב.

הבדיקה צריכה להשתמש בעדשה הסופית,מסנן חיתוך IR, חיישן, חלון כיסוי ודיור בכל מקום אפשרי. שינוי אחד מהרכיבים הללו לאחר אימות יכול לשנות את התוצאה. זה חשוב במיוחד כאשר למצלמה יש חבילה מכנית הדוקה או מפרט סביבתי תובעני.

עבודה עם בושי אופטיקה

בושי אופטיקהמפתחת ומייצרת מוצרים אופטיים למעקב אבטחה, אלקטרוניקה לרכב, הדמיה רפואית ויישומי מצלמה אחרים. עבור פרויקט מצלמות יום/לילה, הדיון האופטי צריך להתחיל עם החיישן, סידור מסנן חיתוך IR, אורכי גל הפעלה, שדה ראייה וממדים מכניים.

לקוחות יכולים לסקור את מגוון העדשות M12 של Boshi Optics או לדון בדרישה ספציפית ליישום באמצעות מוצרים אופטיים מותאמים אישית. שיתוף תצורת המצלמה המלאה עוזר לצוות Boshi Optics להעריך האם עדשה סטנדרטית מתאימה או שיש לשקול פתרון אופטי מותאם אישית.

מסקנה: התייחס למסנן ה-IR Cut ולעדשה כמערכת הדמיה אחת

מסנן חיתוך IR הוא לא רק אביזר שנוסף כדי לגרום למצלמה לעבור בין תמונות צבעוניות ומונוכרומיות. זה משנה את האנרגיה הספקטרלית המגיעה לחיישן ולכן משפיע על צבע, רגישות והתנהגות מיקוד פוטנציאלית.

להדמיה אמינה של יום/לילה, ציין את טווחי הפעולה הנראים והאינפרא אדום, בדוק את ההתנהגות הספקטרלית של העדשה, ואמת את המצלמה הסופית בשני המצבים עם מסנן החיתוך ה-IR הנבחר. התוצאה הטובה ביותר מגיעה מהתייחסות לעדשה, לפילטר, לחיישן, לתאורה ולמנגנון המיתוג כמערכת אחת מתואמת.