저조도 FPV 렌즈 선택 방법: F1.0 대 IR

차세대 산업용 드론, 국방용 UAV 또는 고속 FPV(1인칭 시점) 시스템에 대한 초기 하드웨어 조사 단계에서 나는 일주일에 적어도 3번은 같은 질문을 받습니다."'블랙라이트' 풀 컬러 시스템을 위해 F1.0 대구경 렌즈를 사용해야 할까요, 아니면 전통적인 적외선(IR) 조명 설정을 고수해야 할까요?"

완전히 직설적으로 말하면, 누군가 이것을 단순하고 이분법적인 선택으로 프레임할 때마다 나는 한숨을 쉬지 않을 수 없습니다.

광학 엔지니어로서상하이 실크 옵티컬, 나의 일상적인 현실은 굴절률과의 싸움, MTF 곡선의 극히 일부에 대한 긁어내기, 가혹한 물리 법칙과 빠듯한 생산 예산의 균형을 맞추는 것입니다.. 조달 팀이 일반적인 판매 피치훅, 라인 및 싱커를 삼켰기 때문에 고속 현장 테스트 중에 너무 많은 제품 라인이 실패하는 것을 봅니다..

"F1.0은 미래입니다"라고 그들은 말합니다.또는 "IR은 저렴하고 파괴할 수 없습니다."

과대 광고를 사지 마십시오. 광학 설계는 물리적인 절충이 이루어지는 완고한 게임입니다.. 마케팅 PPT를 살펴보고 둘 중 하나를 선택할 때 FPV 이미징 파이프라인에 실제로 어떤 일이 발생하는지 분석해 보겠습니다.

1. F1.0 "블랙라이트" 풀 컬러: 광자 괴물(그리고 숨겨진 세금)

능동형 저조도, 풀 컬러 기술의 전체 전제는F1.0 조리개. 광학 전문가가 아닌 경우 간단한 계산은 다음과 같습니다. F값은 렌즈의 초점 거리와 입구 동공 직경의 비율입니다.. F-스톱을 낮출 때마다 센서에 도달하는 빛이 두 배로 늘어납니다.. 표준 F2.0 렌즈에서 F1.0 렌즈로 이동한다는 것은 덤핑을 의미합니다.4배 더 많은 빛CMOS 픽셀에.

실제 FPV 배포(예: 조명이 어두운 창고를 탐색하는 자율 검사 드론 또는 야간 수색 및 구조 UAV)에서는 고대비 비디오를 캡처하기 위해 방해적이고 전력 소모가 크며 눈을 멀게 하는 백색 LED 눈부심이 필요하지 않습니다.. 물체를 분류하기 위해 색채 데이터를 사용하는 온보드 AI 모델(예: 위험한 파이프 밸브 또는 대상의 옷의 색상 식별)의 경우 F1.0은 환상적입니다..

그러나 아마추어 공급업체가 말하지 않는 사실은 다음과 같습니다. 조리개를 크게 열면 광학 수차에 절대적인 혼란이 발생합니다.. 조리개를 F1.0으로 열면 광선이 믿을 수 없을 만큼 가파른 각도로 렌즈 요소의 외부 가장자리에 닿습니다.. 이는 FPV에 두 가지 큰 문제를 야기합니다.

• 아주 얇은 피사계 심도(DoF):오류의 한계가 밀리미터로 떨어집니다.. 내부 모터 열이나 주변 온도 변화로 인해 기계식 렌즈 하우징이 약간이라도 휘어지면 타겟이 완전히 초점에서 벗어나게 됩니다..

• 주변 MTF 붕괴:구면수차와 혼수상태는 고해상도 이미지의 모서리를 진흙투성이의 사용할 수 없는 수프로 변하게 합니다.. 렌즈가 가장자리에서 높은 MTF(변조 전달 함수)를 유지할 수 없다면 값비싼 4MP 또는 5MP 센서가 사실상 1.3MP 센서처럼 작동하는 것입니다..

이에 대응하기 위해 값싸고 기성품인 구형 유리만 사용할 수는 없습니다.. 우리는 주변을 디자인해야 합니다.ASP(비구면 렌즈) 요소그 불량한 가장자리 광선을 다시 단일 초점으로 강제하기 위해.

사실 다시 말하면 비구면 형태만 사용하는 것이 아닙니다. 그것은 재료 선택에 관한 것입니다. 저렴한 드론용 플라스틱 F1.0 렌즈를 구입하면~ 할 것이다주변 온도가 변동하거나 비행 전자 장치가 가열되는 순간 실패합니다..

이것이 바로 우리가 주력 제품을 만든 이유입니다.PL100 블랙라이트 렌즈. 열심히 삶아낸 것인데F1.0, 4mm, 4MP/5MP 지원 광학 괴물고급을 중심으로 명시적으로 구축됨7E 구조(전체 유리/하이브리드 아키텍처). PL100은 맞춤형 내열 배럴에 내장된 고급 유리 요소를 활용하여 활성 열 보상을 달성합니다.. FPV 플랫폼이 얼어붙는 높은 고도의 바람에 맞서 싸우거나 높은 와트 전송 보드에서 열을 흡수하는지 여부(-20°C ~ +70°C), 초점면은 완벽하게 고정되어 있습니다..

2. 적외선(IR) 야간 투시경: 비용 효율적인 주력 제품(파장 트랩 포함)

울타리 반대편에는 기존 IR 조명(일반적으로 850nm 또는 940nm 활성 IR LED와 쌍을 이룸)이 있습니다.. 볼륨 최적화와 같은 이 카테고리의 렌즈PL071 6G All-Glass 시리즈—놀라울 정도로 성숙하고 안정성이 높으며 조달 예산에 매우 친화적입니다..

IR 시스템의 가장 큰 장점은 타협하지 않고 뚜렷한 대비입니다.. 조명이 없는 지하 터널이나 주변 조명이 전혀 없는 깊은 숲 주변과 같이 절대 조도가 0인 환경에서 IR은 세상을 선명한 고대비 흑백 지도로 바꿉니다.. 색상 혼란을 제거하여 엣지 AI 알고리즘과 SLAM(Simultaneous Localization and Mapping) 시각적 내비게이션 시스템에 선명한 추적 경계를 제공합니다..

그러나 IR 설정에는 침묵의 살인자가 기다리고 있습니다.초점 이동.

다음은 R&D 팀에게 일반적이고 매우 실망스러운 시나리오입니다. 엔지니어는 낮 동안 실험실에서 드론의 비전 시스템을 보정합니다.엄청나게 날카로워보이네요. 밤이 되자 드론이 이륙하고 액티브 IR 조명이 켜지더니 갑자기 라이브 피드가 마치 누군가가 렌즈에 기름을 바른 것처럼 보입니다..

센서의 노이즈 감소 알고리즘을 비난하지 마십시오. 기초 물리학입니다.가시광선(400~700nm)과 적외선(850nm/940nm)은 파장에 따라 굴절률이 변하기 때문에 동일한 유리 매질을 통해 서로 다른 속도로 이동합니다.. 렌즈 요소가 의도적으로 최적화되지 않은 경우IR 공동 초점, 가시광선의 초점면과 IR 조명의 초점면은 렌즈 뒤의 완전히 다른 두 깊이에 도달합니다..

이 악몽 같은 지연을 우회하기 위해 우리는ED(초저분산) 유리 요소두 파장이 센서의 정확히 동일한 미크론 수준 평면에 초점을 맞추도록 특수 광대역 코팅을 적용합니다.. 또한 반사율이 높은 표면(예: 금속 간판 또는 흰색 건물)을 향해 고속으로 비행하는 경우 IR 설정은 국부적인 과다 노출("화이트 아웃")로 악명이 높습니다.. 통합되지 않은 상태에서푸른 유리또는 고스팅 및 2차 반사를 억제하는 특수 필터링을 사용하면 내비게이션 AI가 심각한 지연 시간이나 완전한 환각을 경험하게 됩니다..

3. FPV 소싱 결정 매트릭스: 귀하의 드론에 적합한 것은 무엇입니까?

회사의 허튼 소리는 건너뛰고 다음 하드웨어 감사를 위한 구체적인 엔지니어링 체크리스트를 작성해 보겠습니다.:

다음과 같은 경우 PL100 F1.0 블랙라이트 렌즈를 소싱합니다.

• 색상 데이터는 협상할 수 없습니다:드론은 별빛 아래에서 특정 와이어 색상, 위험 표시, 구조적 녹 또는 수색 및 구조 대상 장비를 식별해야 합니다.

• 활성 방출은 책임입니다.밝은 적외선 빔이나 백색 스포트라이트가 허용되지 않는 스텔스 감시 플랫폼, 전술 UAV 또는 야생 동물 모니터링 드론을 구축하고 있습니다.

• 고속 엣지 AI 처리:온보드 컴퓨터는 진흙 투성이의 저조도 피드에서 소프트웨어 선명화 또는 잡음 제거 필터를 실행하는 GPU/NPU 사이클을 낭비할 여유가 없습니다.. 넓게 열린 조리개에서 바로 나오는 충실도가 높은 "깨끗한" 광자가 필요합니다..

• 우리의 추천:그만큼PL100(F1.0, 4mm, M12). 모든 단일 장치는 엄격한 자동화 과정을 거칩니다.활성 정렬(AA 테스트)공장 라인을 떠나기 전에 기울기와 CRA(Chief Ray Angle)가 고급 4MP/5MP 센서와 완벽하게 일치하는지 확인하기 위해 생산 시설에서 작업합니다.

다음과 같은 경우 IR 최적화 렌즈(예: PL071)를 사용하세요.

• 절대 Zero-Lux 작업:FPV 드론은 조명이 없는 광산, 버려진 건물 또는 문자 그대로 증폭할 주변 광자가 전혀 없는 깊은 지하 인프라에서 작동합니다..

• 엄격한 조달 예산 제약:이 프로젝트는 기본적인 기하학적 경계 감지 및 장애물 회피만 필요한 창고 AGV 또는 기본 경계 드론을 대규모로 비용에 민감하게 배치하는 것입니다..

• 순수 기하학적 SLAM/매핑:현지화 알고리즘은 고대비 가장자리 감지 및 공간 특징에만 관심을 가지므로 색상 정보는 관련성이 없습니다..

연구실의 최종 생각

정밀 광학에서는 아무것도 얻을 수 없습니다.F1.0 렌즈의 대규모 저조도 페이로드를 원한다면 구조적 온도 보상 및 비구면 유리 프로파일에 투자하여 열 드리프트 및 코너 블러를 방지해야 합니다.. 비용 효율적인 IR 경로를 선택하는 경우 공급업체가 야간 실명을 방지하기 위해 진정한 IR 공동 초점을 제공하는지 확인해야 합니다..

상하이 실크 옵티컬에서는 한 달에 600만 개 이상의 렌즈를 생산합니다.. 우리는 일반적인 판매 홍보를 다루지 않습니다. 우리는 MTF 곡선과 물리적 신뢰성을 다룹니다.. 광학 허용 오차를 추측하는 데 지쳤고 다음 드론, 보안 또는 의료 비전 어레이에 대한 실제 하드웨어 사양에 대해 이야기하고 싶다면 문의하세요. 불이 꺼졌을 때 실제로 작동하는 것을 만들어 봅시다.