Ухаалаг гар утсан дээрх оптик томруулалтын камер үйлдвэрлэх технологи
Сүүлийн жилүүдэд ухаалаг гар утасны камерууд хурдацтай хөгжиж байна. Нэгэн цагт утаснууд энгийн ганц линз ашигладаг байсан бол одоо олон камер, том мэдрэгч, дэвшилтэт дүрс боловсруулалт, зөвхөн мэргэжлийн камеруудад байдаг функцуудтай болсон. Хамгийн сэтгэл хөдөлгөм шинэчлэлүүдийн нэг бол оптик томруулалт бөгөөд дижитал томруулалт гэх мэт нарийн ширийн зүйлийг эрс золиослохгүйгээр зургийг томруулах чадвар юм. Гэхдээ ухаалаг гар утас шиг нимгэн төхөөрөмж дээр оптик томруулалт хийх нь тийм ч амар ажил биш юм. Энэ нийтлэлд ухаалаг гар утасны оптик томруулалттай камерын ард байгаа технологийг оптик зарчим, линзний дизайнаас эхлээд перископ механизм, тогтворжуулалт, үйлдвэрлэлийн бэрхшээлүүд хүртэл судлах болно.
1. Оптик томруулалт болон дижитал томруулалтын ялгааг ойлгох нь
Оптик томруулалт гэдэг нь линзний элементүүдийг ашиглан фокусын уртыг өөрчлөх замаар томруулалтыг бий болгодог гэсэн үг юм. Гэрэл мэдрэгч рүү хүрэхээс өмнө физик байдлаар "томруулдаг" тул зургийн чанар өндөр хэвээр байна: нарийвчлал илүү сайн хадгалагдаж, чимээ шуугиан илүү сайн хянагддаг бөгөөд хурц тод байдал илүү тогтвортой байдаг.
Үүний эсрэгээр, дижитал томруулалт нь мэдрэгчээс авсан зургийн хэсгийг тайрч, томруулж, дараа нь алгоритм ашиглан сайжруулдаг. Нэмэлт оптик мэдээлэл оруулаагүй тул үр дүн нь ихэвчлэн бүдэг эсвэл пикселжсэн харагддаг, ялангуяа өндөр томруулалттай үед.
Тиймээс ухаалаг гар утасны үйлдвэрлэгчид хэрэглэгчид чанараа алдалгүйгээр алсаас зураг авах боломжтой байхын тулд телефото линз (2x–3x) болон тэр ч байтугай перископ систем (5x–10x)-ийг танилцуулахаар хурдалж байна.
2. Үндсэн түлхүүр: Фокусын урт болон ухаалаг гар утасны зузааны хязгаарлалтууд
Уламжлалт камерууд дээр оптик томруулалт нь линзийг урагш хойш хөдөлгөхөд физик зай шаарддаг. DSLR эсвэл толин тусгалгүй камерууд нь илүү зузаан биетэй тул линзний элементүүдийн хоорондох зайг өөрчлөхөд илүү уян хатан байдлыг бий болгодог.
Ухаалаг гар утаснууд томоохон бэрхшээлтэй тулгардаг: зай маш хязгаарлагдмал (ихэвчлэн 7-9 мм орчим зузаантай). Өндөр оптик томруулалтад хүрэхийн тулд илүү урт фокусын урт шаардлагатай боловч энэ фокусын урт нь илүү их зай шаарддаг. Орчин үеийн оптик инженерчлэл энд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
3. Ухаалаг гар утасны томруулах аргууд: Тогтмол телефото болон хувьсах томруулалт
Ерөнхийдөө оптик томруулалтыг хангах хоёр арга бий:
1. Тогтмол телефото (тогтмол томруулалт)
Олон ухаалаг гар утаснууд 2x эсвэл 3x гэх мэт тогтмол томруулалттай телефото камер ашигладаг. Үүнийг хэрэгжүүлэхэд илүү хялбар байдаг, учир нь модуль нь томруулах хүрээнд шилжих шаардлагагүй; зүгээр л фокуслах хэрэгтэй.
2. Хувьсах оптик томруулалт (жинхэнэ томруулалт)
Фокусын уртыг өөрчлөхийн тулд хөдлөх линзний элемент шаардлагатай тул илүү төвөгтэй. Зарим дээд зэрэглэлийн ухаалаг гар утаснууд үүнийг хэрэгжүүлж эхэлж байгаа (жишээлбэл, 3,5x–7x хүрээ) боловч механик, өртөг, бат бөх чанарын асуудлаас шалтгаалан тоо хязгаарлагдмал хэвээр байна.
4. Перископ технологи: Ухаалаг гар утсанд тохирох гэрлийн замыг мушгих
Ухаалаг гар утасны өндөр оптик томруулалтын хамгийн алдартай шинэлэг зүйл бол перископ камер юм. Зарчим:
– Ухаалаг гар утасны арын линзнээс гэрэл орж ирдэг.
– Дараа нь призм эсвэл толинд (ихэвчлэн призм) 90 градус тусдаг.
– Үүний дараа гэрэл нь утасны зузаанаар биш, харин ухаалаг гар утасны биетэй (хэвтээ чиглэлд) зэрэгцээ тархдаг.
Гэрлийн замыг "нугалах" замаар үйлдвэрлэгчид утсыг зузаан болгохгүйгээр илүү урт телефото линзний массив нэмж болно. Ийм учраас перископууд 5-10 дахин оптик томруулалт хийж чаддаг.
Перископын чухал бүрэлдэхүүн хэсгүүд:
– Өндөр чанартай призм/толь: хурц тод байдал болон ялгарлыг бууруулахгүйн тулд нарийвчлалтай байх ёстой.
– Телефото линзний угсралт: ихэвчлэн хэд хэдэн хуванцар болон/эсвэл шилэн элементээс бүрдэнэ.
– Мэдрэгч: модулийн зай хязгаарлагдмал тул ихэвчлэн өөрчлөн тохируулсан мэдрэгчийн хэмжээг ашигладаг.
– Фокус ба тогтворжуулалтын систем: маш чухал, учир нь өндөр томруулалтаар жижиг чичиргээ ч том харагддаг.
5. Линзний дизайн: Оптик элементүүдийн материал ба зохион байгуулалт
Ухаалаг гар утсанд оптик томруулалтын линз үүсгэх нь дараахь зүйлийг агуулсан оптик зохицуулалтыг зохион бүтээхийг хэлнэ.
- төв болон ирмэгүүд нь хурц,
- хамгийн бага гажуудал,
– хамгийн бага хроматик гажиг (өнгөний хүрээ),
– гэрэл гэгээтэй хэвээр байна (диафрагм хангалттай том),
– мөн нимгэн, цочролд тэсвэртэй хэвээр байна.
Линзний материал
Ухаалаг гар утасны ихэнх линз нь хөнгөн, хямд бөгөөд өндөр нарийвчлалтайгаар хэвлэхэд хялбар тул оптик полимер хуванцар ашигладаг. Гэсэн хэдий ч дээд зэрэглэлийн телефото/перископ модулиудын хувьд зарим үйлдвэрлэгчид гэрлийн дамжуулалтыг сайжруулж, гажуудлыг багасгахын тулд шилэн элемент эсвэл тусгай материал ашигладаг.
Элементүүдийн зохион байгуулалт
Телефото линз нь ихэвчлэн хэд хэдэн асферик элементээс бүрддэг. Асферик элементүүд нь зай хэмнэхэд зайлшгүй шаардлагатай цөөн элементээр гажуудлыг бууруулж чаддаг.
6. Автофокус: VCM болон Орчин үеийн фокусын технологи
Оптик томруулалт нь зөвхөн фокус хурдан бөгөөд нарийвчлалтай байх үед л хэрэгтэй. Ухаалаг гар утасны фокусын системүүд нь ихэвчлэн дараахыг ашигладаг.
– VCM (Дуут ороомгийн мотор): линзийг фокуслахад хүргэдэг цахилгаан соронзон дээр суурилсан мини мотор.
– Хос пикселийн PDAF эсвэл дөрвөлсөн пикселийн PDAF: хурдан фокуслахын тулд фазыг илрүүлэхэд тусалдаг мэдрэгч технологи.
– Лазер автофокус (зарим загварт): харанхуй нөхцөлд эсвэл ойрын объектод зайг хурдан хэмжихэд тусалдаг.
Телефото камер дээр автофокус илүү нарийвчлалтай байх шаардлагатай байдаг, учир нь талбайн гүн нь нарийсч, жижиг чичиргээ нь илүү мэдэгдэхүйц байдаг.
7. Оптик томруулалтын OIS: Тогтворжуулалт илүү хэцүү
Урт фокусын уртад гол асуудал нь гар барих явдал юм. Тийм ч учраас телефото/перископ модулиуд нь ихэвчлэн OIS (Оптик дүрс тогтворжуулагч)-тай байдаг.
Хоёр ерөнхий хандлага байдаг:
– Линз шилжүүлэх OIS: чичиргээг нөхөхийн тулд линзний элементүүдийг хөдөлгөдөг.
– Мэдрэгч шилжүүлэх OIS: мэдрэгч хөдөлдөг (том камеруудад илүү түгээмэл байдаг бөгөөд одоо зарим ухаалаг гар утсанд гарч эхэлж байна).
Перископын хувьд OIS нь хязгаарлагдмал орон зай болон "нугалсан" гэрлийн замаас шалтгаалан илүү төвөгтэй байдаг. Механизм нь маш нарийн бөгөөд цохилтод тэсвэртэй байх ёстой.
8. Үйлдвэрлэлийн үйл явц: Жижиг хэмжээний өндөр нарийвчлалтай
Ухаалаг гар утасны оптик томруулалтын модулийг үйлдвэрлэх нь хэд хэдэн чухал үйл явцыг хамардаг.
1. Линзний элемент хэвлэх/үйлдвэрлэх
Хуванцар элементүүдийг нарийн шахах хэв ашиглан хэвэнд оруулдаг. Шилийн хувьд нунтаглах, өнгөлөх зэрэг үйл явц нь илүү төвөгтэй байдаг.
2. Гэрэл тусгалаас хамгаалах бүрхүүл
Дотоод тусгалыг багасгах, тодосгогчийг нэмэгдүүлэхийн тулд нимгэн бүрхүүл түрхдэг бөгөөд энэ нь ялангуяа тусгал нь илүү олон байж болох перископын системд чухал ач холбогдолтой юм.
3. Модулийн угсралт (тэгшитгэл)
Энэ бол чухал алхам юм. Линз, призм болон мэдрэгчийг микрометрийн хүлцэлд нийцүүлэх ёстой. Хамгийн бага алдаа ч гэсэн хурц байдлыг бууруулж, гажуудал үүсгэж болзошгүй.
4. Үйлдвэрийн тохируулга
Угсарсны дараа модулийг фокус, OIS, гажуудал, виньетка болон өнгөний шинж чанарт тохируулна. Энэхүү тохируулгын өгөгдлийг камерын програм хангамж бодит цагийн залруулгад ашигладаг.
9. Гол бэрхшээлүүд: Өндөр Zoom дээрх гэрэл, дуу чимээ, чанар
Оптик томруулалт нь нарийвчлалыг нэмэгдүүлдэг ч гэсэн дараах бэрхшээлүүдийг авчирдаг:
– Телефото/перископ линзний жижиг диафрагм: Тохирохын тулд линз нь гол камертай харьцуулахад ихэвчлэн нарийхан диафрагмтай байдаг. Энэ нь шөнийн гэрэл зураг авахад илүү хэцүү болгодог, учир нь бага гэрэл орохыг зөвшөөрдөг.
– Жижиг мэдрэгчийн хэмжээ: телефото модулиуд нь ихэвчлэн үндсэн камераас жижиг мэдрэгч ашигладаг.
– Дифракци ба гажуудал: мини загваруудад гажуудлыг хянах нь илүү хэцүү байдаг.
– Камер солих: хэрэглэгч 1x-ээс 3x хүртэл “зураг” хийх үед утас үндсэн эсвэл телефото камерыг сонгоод дараа нь эрлийз боловсруулалт хийх боломжтой.
Эдгээр дутагдлыг арилгахын тулд үйлдвэрлэгчид дараахь зүйлийг ашигладаг.
– олон хүрээтэй давхарлах (олон зургийг нэгтгэх),
- хэт өндөр нягтралтай,
– Хиймэл оюун ухаан дуу чимээг бууруулдаг,
– HDR,
– болон эрлийз томруулалт (оптик + ухаалаг тайралт хосолсон).
10. Ирээдүй: Жинхэнэ тасралтгүй томруулалт ба илүү нимгэн загварууд
Цаашид дараах чиг хандлага хөгжиж болзошгүй:
- илүү өргөн хүрээтэй тасралтгүй оптик томруулалт,
– илүү тод перископ модуль (том диафрагм),
– Илүү хүчтэй OIS,
- илүү том телефото мэдрэгч,
– мөн илүү үр ашигтай эвхэгддэг оптик линзний загвар.
Түүнээс гадна, улам олон үйлдвэрлэгчид оптик чадварыг тооцооллын боловсруулалттай хослуулах болно: томруулах үр дүн нь зөвхөн линзээс гадна илүү байгалийн аргаар дэлгэрэнгүй мэдээллийг "дүүргэдэг" програм хангамжийн оюун ухаанаас хамаарна.
Дүгнэлт
Ухаалаг гар утасны оптик томруулалтын камеруудын технологи нь оптик инженерчлэл, нарийвчлалын механик, тооцооллын гэрэл зургийн хослол юм. Нимгэн биед өндөр оптик томруулалтыг хангахын тулд үйлдвэрлэгчид тогтмол телефото загвар, перископ механизм (нугалсан оптик), бяцхан асферийн линз, хурдан автофокус, нарийн оптик дүрс тогтворжуулалт (OIS) ашигладаг. Гэрэл ба орон зайн бэрхшээлээс үл хамааран инноваци үргэлжлэн хөгжиж, ухаалаг гар утасны камеруудыг зориулалтын камеруудын чадавхид ойртуулж, тэдгээрийг үргэлж халаасандаа авч явахад хялбар болгодог.
Хэрэв та хүсвэл би перископ болон ердийн телефото харьцуулалт, 5x/10x модулийн архитектурын жишээ, эсвэл мини систем дээрх фокусын урт ба диафрагмын томъёоны техникийн тайлбар гэх мэт тусгай хэсгүүдийг нэмж болно.
