보안 카메라의 렌즈 플레어 및 고스팅의 원인

밝은 조명 주변에서 카메라 이미지가 흐릿하게 보이는 이유는 무엇입니까?

보안 카메라는 낮에는 선명한 이미지를 생성할 수 있지만 밝은 빛이 현장에 들어오면 여전히 어려움을 겪습니다. 가로등, 차량 헤드라이트, 반사 표지판, 낮은 각도의 햇빛, 근처의 적외선 조명 등은 모두 원치 않는 인공물을 생성할 수 있습니다.

이러한 효과를 설명하는 데 사용되는 두 가지 일반적인 용어는 플레어와 고스팅입니다. 서로 연관되어 있지만 완전히 동일하지는 않습니다. 플레어는 종종 대비 손실이나 흐릿한 빛으로 나타나는 반면, 고스팅은 보조 이미지, 밝은 점 또는 반복적인 반사로 나타날 수 있습니다.

이러한 효과가 항상 렌즈 결함으로 인해 발생하는 것은 아닙니다. 이는 광학 표면, 코팅, 센서 커버 유리, 보호 창, 필터 및 카메라 하우징의 상호 작용으로 인해 발생할 수 있습니다. 조립품 오염과 근처 구성 요소의 위치도 원인이 될 수 있습니다.

카메라 제조업체의 경우 소스를 이해하는 것이 이미지 품질 향상을 위한 첫 번째 단계입니다. 원인을 파악하지 않고 렌즈를 교체하면 문제가 해결되지 않을 수 있습니다.

렌즈 플레어란 무엇입니까?

카메라 렌즈 플레어는 이미지 품질을 저하시키는 이미징 시스템 내 원치 않는 빛입니다. 이는 광학 표면, 기계 표면 또는 오염 물질로 인한 빛의 산란 또는 반사로 인해 발생할 수 있습니다. 장면과 렌즈 구성에 따라 플레어는 바랜 영역, 밝은 베일, 감소된 대비 또는 색상이 있는 아티팩트로 나타날 수 있습니다.

플레어는 밝은 광원이 시야 내부 또는 바로 외부에 있을 때 특히 두드러집니다. 빛이 카메라 전면을 통해 비스듬히 들어가고 충분히 제어되지 않은 표면에서 반사되는 경우에도 발생할 수 있습니다.

영향은 광원의 밝기와 위치, 광학 설계, 코팅 성능, 조리개 및 내부 기계 레이아웃에 따라 달라집니다. 표준 해상도 테스트에서 좋은 성능을 발휘하는 렌즈는 강한 off-axis 조명 하에서 추가적인 평가가 필요할 수도 있습니다.

고스팅이란 무엇입니까?

렌즈 고스팅은 일반적으로 광학 시스템 내 원치 않는 반사로 인해 형성되는 인식 가능한 2차 이미지 또는 밝은 아티팩트를 나타냅니다. 빛은 렌즈 표면 사이, 렌즈와 센서 커버 유리 사이 또는 카메라 모듈의 다른 평행 표면 사이에서 반사될 수 있습니다.

유령은 가로등, 색깔이 있는 고리, 다각형 모양의 점 또는 기타 구조화된 인공물의 희미한 복제로 나타날 수 있습니다. 밝은 광원이 프레임을 가로질러 이동할 때 위치가 변경될 수 있습니다.

유령의 모양과 위치는 관련된 표면에 대한 단서를 제공할 수 있습니다. 그러나 정확한 원인을 진단하려면 조립된 카메라를 테스트하고 한 번에 하나의 구성 요소를 변경해야 하는 경우가 많습니다. 전면 보호창이나 필터, 센서 커버 유리 등이 반사 경로의 일부일 수 있으므로 자동으로 렌즈를 비난해서는 안 됩니다.

보안 카메라의 일반적인 원인

일반적인 원인 중 하나는 광학 표면 사이의 반사입니다. 모든 공기-유리 인터페이스는 들어오는 빛의 일부를 반사할 수 있습니다. 반사 방지 코팅은 이러한 반사를 감소시키지만 그 성능은 파장, 입사각 및 코팅 설계에 따라 달라집니다.

두 번째 원인은 오염입니다. 먼지, 지문, 기름, 접착제 잔여물 또는 청소 흔적은 빛을 산란시키고 흐림을 증가시킬 수 있습니다. 강한 광원이 장면에 들어오면 민감한 표면 근처의 작은 입자가 보일 수 있습니다.

세 번째 원인은 기계적 반사입니다. 빛나는 내부 표면, 검게 칠해진 배럴, 노출된 금속 가장자리 또는 반사 접착제로 인해 미광이 센서쪽으로 방향을 바꿀 수 있습니다.

네 번째 원인은 카메라 전면 창이나 필터 스택입니다. 보호 커버 유리, IR 차단 필터 또는 기타 평행 표면은 추가 반사 경로를 생성할 수 있습니다. 렌즈를 설계한 후에 이러한 구성 요소를 추가하면 최종 시스템이 원래 광학 모델과 다르게 작동할 수 있습니다.

마지막으로 광원 자체가 중요합니다. 시야 바로 바깥에 있는 강한 점 광원은 캡처된 이미지에 보이지 않는 경우에도 플레어를 생성할 수 있습니다.

반사 방지 코팅이 어떻게 도움이 되는지

반사 방지 코팅은 지정된 파장 범위 및 입사각에 걸쳐 광학 표면의 반사를 줄이도록 설계되었습니다. 반사 에너지를 줄임으로써 코팅은 투과율을 향상시키고 일부 형태의 플레어 및 고스팅을 제한하는 데 도움이 될 수 있습니다.

그러나 "AR 코팅"은 완전한 성능 사양이 아닙니다. 가시광선에 최적화된 코팅은 근적외선 파장에서 동일한 성능을 제공하지 못할 수 있습니다. 따라서 IR 조명을 사용하는 카메라는 코팅의 스펙트럼 범위를 고려해야 합니다.

코팅 성능은 각도에 따라 달라질 수도 있습니다. 광각 렌즈는 필드 전체에 걸쳐 다양한 각도에서 광선을 수신하므로 코팅은 실제 광학 기하학에 적합해야 합니다.

까다로운 응용 분야의 경우 공급업체에 관련 투과율 또는 반사율 정보를 문의하고 파장 범위를 명확히 하십시오. 또한 사양이 모든 관련 광학 표면에 적용되는지, 아니면 선택된 요소에만 적용되는지 확인하십시오.

광학 설계와 기계 설계는 함께 작동해야 합니다.

광학 설계자는 렌즈 구성, 재료 선택, 표면 곡률 및 미광 경로 제어를 통해 원치 않는 반사를 줄일 수 있습니다. 그러나 광학 설계는 솔루션의 일부일 뿐입니다.

렌즈 배럴과 카메라 하우징도 내부 반사를 제한하도록 설계되어야 합니다. 무광 검정색 표면, 적절한 배플 및 제어된 조리개는 축을 벗어난 빛이 의도하지 않은 경로를 통해 센서에 도달하는 것을 방지하는 데 도움이 됩니다.

필터와 커버 윈도우의 위치는 초기에 고려되어야 합니다. 평행한 표면은 반복적인 반사를 생성할 수 있는 반면, 신중하게 지정된 기울기 또는 쐐기는 일부 반사를 이미지 센서에서 멀어지게 방향을 바꾸는 데 도움이 될 수 있습니다. 그러한 변경은 이미지 품질과 기계적 통합에 미치는 영향을 평가해야 합니다.

조립 청결도 마찬가지로 중요합니다. 먼지와 지문은 우수한 광학 설계 및 코팅의 이점을 약화시킬 수 있습니다. 제어된 청소 및 조립 프로세스는 완성된 카메라가 승인된 샘플과 일관성을 유지하는 데 도움이 됩니다.

실용적인 문제 해결: 단계별 접근 방식

플레어나 고스팅이 나타나면 반복 가능한 테스트 장면으로 시작하십시오. 시야 내부, 가장자리 근처, 프레임 바로 외부 등 정의된 위치에서 밝은 점광원을 사용합니다. 의미 있는 비교가 가능하도록 노출과 카메라 설정을 고정해 두세요.

그런 다음 전면을 검사하고 승인된 절차에 따라 청소합니다. 코팅을 손상시킬 수 있는 공격적인 용제나 천을 사용하지 마십시오. 같은 장면을 다시 캡쳐해 보세요.

문제가 지속되면 안전한 테스트를 허용하도록 설계되어 있는 탈착식 보호 창이나 필터가 있는 카메라와 없는 카메라를 비교하십시오. 이는 추가된 표면이 아티팩트에 기여하는지 여부를 식별하는 데 도움이 될 수 있습니다.

그런 다음 내부 기계 표면과 광학 스택의 정렬을 검사합니다. 가능하다면 동일한 배치의 다른 샘플을 비교하십시오. 샘플 간의 차이는 어셈블리 오염, 구성 요소 변형 또는 기계적 정렬 문제를 나타낼 수 있습니다.

마지막으로 의도한 작동 파장에서 테스트를 반복합니다. IR LED가 있는 카메라는 해당 LED를 활성화한 상태에서 테스트해야 합니다. 가시광선만 평가하면 야간 모드에서 나타나는 아티팩트가 누락될 수 있기 때문입니다.

구매자는 렌즈 사양에 무엇을 포함해야 합니까?

유용한 사양은 단순히 "플레어 없음"이라고 기술하는 것이 아니라 장면과 시스템을 설명해야 합니다. 가능한 모든 조명 조건에서 모든 미광을 완전히 제거하는 것이 현실적으로 요구되는 경우는 거의 없습니다.

센서 모델, 렌즈 시야, 조리개, 작동 파장 범위 및 카메라가 IR 조명을 사용하는지 여부를 포함합니다. 보호 창, IR 차단 필터 또는 기타 광학 구성 요소가 렌즈 앞에 있는지 여부를 명시합니다.

예상되는 광원과 그 위치를 설명합니다. 예를 들어, 도로를 향한 카메라는 밤에 헤드라이트를 보게 될 수 있는 반면, 실외 모니터링 카메라는 낮은 각도의 햇빛을 보게 될 수 있습니다. 애플리케이션에 허용되는 이미지 영역과 아티팩트 수준을 정의합니다.

가능하다면 문제를 보여주는 샘플 이미지를 제공하세요. 그런 다음 공급업체는 가능한 원인이 광학 설계, 코팅, 기계적 미광 또는 조립인지 여부를 평가할 수 있습니다. 양산 전 테스트 방법 및 합격 기준에 대해 합의합니다.

보시광학: 전체 이미징 어셈블리 평가

보시광학보안 감시 및 기타 이미징 애플리케이션을 위한 광학 제품을 공급합니다. 플레어 또는 고스팅을 평가할 때 가장 유용한 출발점은 센서, 렌즈, 필터, 보호 창, 하우징 및 조명 등 전체 카메라 구성입니다.

고객은 회사의 M12 렌즈 범위를 검토하거나 맞춤형 광학 제품을 통해 응용 분야별 요구 사항을 논의할 수 있습니다. 기술 검토를 위해 센서 모델, 시야, 파장 범위, 카메라 도면 및 유물의 대표 이미지를 공유합니다.

이 정보는 렌즈 수준 문제와 시스템 수준 반사 또는 조립 문제를 구별하는 데 도움이 됩니다.

결론: 카메라가 실제로 직면하는 빛으로 테스트

플레어와 고스팅은 야간 감시, 물체 인식 또는 중요한 세부 사항의 가시성을 방해할 때까지 사소한 이미지 결함으로 처리되는 경우가 많습니다. 그 원인은 여러 표면과 구성 요소와 관련될 수 있으므로 완전한 시스템 접근 방식이 필수적입니다.

파장 범위를 지정하고, 코팅을 평가하고, 내부 반사를 제어하고, 어셈블리 청결도를 유지하고, 사실적인 밝은 광원으로 테스트합니다. 카메라는 편안한 실험실 조명뿐만 아니라 모니터링하도록 설계된 까다로운 조건에서도 검증되어야 합니다.