Сравнение пластиковых и стеклянных линз в модулях камер на уровне платы

На уровне совета директоров камера модульдизайн, выбор между пластиковыми линзами и стеклянными линзами напрямую влияет на производительность, стоимость и соответствие применению. Оба материала линз предлагают различные преимущества и ограничения, которые влияют на их идеальные области применения. Этот гид сравнивает пластиковые и стеклянные линзы для модулей камер на уровне платы, подчеркивая ключевые различия в оптической производительности, долговечности, производстве и стоимости, чтобы помочь инженерам и разработчикам продуктов принимать обоснованные решения.

Свойства материалов: Пластиковые линзы против стеклянных линз

Пластиковые объективы для камер

Пластиковые линзы для камер на уровне платы обычно изготавливаются из поликарбоната (PC), акрила (PMMA) или циклического олефинового сополимера (COC). Эти материалы обеспечивают значительные преимущества:

• Экономия затрат: Более низкие затраты на сырье по сравнению с оптическим стеклом

• Легкая конструкция: Идеально подходит для устройств с ограниченным весом, таких как смартфоны и носимые устройства

• Высокая формуемость: Литье под давлением позволяет создавать сложные конструкции линз с жесткими допусками

• Устойчивость к ударам: Большая прочность к падениям и вибрациям по сравнению со стеклом

Однако ограничения пластиковых линз включают:

• Тепловая чувствительность: Более высокий коэффициент теплового расширения (CTE) вызывает смещения фокуса при экстремальных температурах

• Уязвимость к влажности: Абсорбирует влагу, что приводит к изменениям размеров со временем

• Оптические ограничения: Более низкая стабильность показателя преломления и более высокая хроматическая аберрация по сравнению со стеклом

Стеклянные камеры объектива

Стеклянные линзы используют высокопурные оптические стеклянные формулы, разработанные для точной визуализации. Ключевые преимущества стеклянных линз включают:

• Высокая оптическая стабильность: Постоянный показатель преломления в диапазоне температур

• Низкая хроматическая аберрация: Лучшая цветовая точность и резкость краев

• Устойчивость к окружающей среде: Не подвержен воздействию влажности, химических веществ и экстремальных температур

• Долговечность: Сохраняет оптические характеристики на протяжении длительного времени

Недостатки первичных стеклянных линз:

• Более высокие производственные затраты: Процессы шлифовки и полировки увеличивают производственные расходы

• Увеличенный вес: Более плотный материал добавляет объем к модулям камеры

• Хрупкость: Подверженность разрушению при ударе или вибрации

Сравнение оптических характеристик

Метрики качества изображения

Стеклянные линзы постоянно превосходят пластиковые линзы в критически важных показателях качества изображения:

• Разрешение: Стеклянные линзы достигают более высоких значений MTF (Модуляционная Передаточная Функция) для более четких деталей

• Точность цвета: Превосходная коррекция хроматических аберраций сохраняет естественные цвета

• Производительность при низком освещении: Более высокая светопропускная способность улучшает четкость изображения в условиях слабого освещения

• Контроль искажений: Улучшенная коррекция бочкообразных/подушкообразных искажений в широкоугольных приложениях

Современные пластиковые линзы, улучшенные с помощью передовых технологий формования, предлагают приемлемое качество изображения для потребительских приложений, но не могут сравниться со стеклянными линзами в профессиональных системах изображения, требующих разрешения 4K/8K или точности медицинской визуализации.

Характеристики фокуса

• Стеклянные линзы: Обеспечивают стабильную работу автофокуса в диапазоне температур благодаря минимальному тепловому расширению. Идеально подходят для таких приложений, как камеры ADAS для автомобилей, где точность фокуса критически важна для безопасности.

• Пластиковые линзы: Требуют механизмов термокомпенсации для поддержания стабильности фокуса. Подходят для внутренних устройств с контролируемой средой, но проблематичны в наружных или промышленных условиях.

Различия в глубине резкости

Более высокий показатель преломления стеклянных линз создает меньшую глубину резкости, что полезно для:

• Портретная съемка

• Приложения макроизображения

• Требования к выборочному фокусу

Пластиковые линзы естественно предлагают большую глубину резкости, что полезно для:

• Камеры видеонаблюдения, контролирующие большие площади

• Устройства для сканирования документов

• Общего назначения изображение, где приоритетом является максимальный диапазон фокуса

Физические характеристики для интеграции модуля камеры

Учет веса и размеров

• Пластиковые линзы: до 50% легче, чем эквивалентные стеклянные линзы, что снижает общий вес модуля камеры на 20-30%. Критически важно для тонких смартфонов, дронов и носимых камер.

• Стеклянные линзы: Более громоздкая конструкция требует более прочных крепежных структур, но позволяет создавать более компактные оптические конструкции в зум-объективах благодаря более высокой преломляющей способности.

Факторы прочности

• Устойчивость к ударам: Пластиковые линзы выдерживают испытания на падение с высоты 1,5 м на 30% чаще, чем стеклянные линзы в тестах на прочность

• Устойчивость к царапинам: Стеклянные линзы (особенно с антибликовым покрытием) сопротивляются поверхностным повреждениям на 50% лучше, чем пластиковые альтернативы

• Долговечность: Стеклянные линзы сохраняют характеристики производительности более 5 лет в условиях наружной среды, по сравнению с 2-3 годами для незащищенных пластиковых линз

Анализ производства и затрат

Производственные процессы

• Производство пластиковых линз: Литье под давлением позволяет производить большие объемы (более 100 000 единиц в день) с минимальной постобработкой

• Производство стеклянных линз: Требует точной шлифовки, полировки и покрытия — добавляя 3-5 этапов производства и увеличивая сроки выполнения заказов

Сравнение стоимости

Пластиковые линзы обычно стоят на 30-70% меньше, чем стеклянные линзы, при этом разница в цене увеличивается для сложных многокомпонентных конструкций:

• Основная пластиковая линза: 0.50-2.00 за единицу (большой объем)

• Основная стеклянная линза: 3.00-8.00 за единицу (большой объем)

• Многоэлементная пластиковая линзовая сборка: 5.00-15.00

• Многоэлементная стеклянная линзовая сборка: 20.00-50.00+

Идеальные приложения по отраслям

Модули камер потребительской электроники

• Пластиковые линзы: Лучше всего подходят для смартфонов среднего класса, планшетов, веб-камер и начального уровня цифровых камер, где стоимость и вес являются основными факторами.

• Стеклянные линзы: Предпочтительны для флагманских смартфонов, DSLR-камер и экшн-камер, требующих изображения профессионального качества

Автомобильные камеры системы

• Пластиковые линзы: Подходят для камер заднего вида, систем мониторинга салона и камер помощи при парковке

• Стеклянные линзы: Необходимы для ADAS (Системы помощи водителю), интеграции LiDAR и камер обнаружения столкновений, направленных вперед

Промышленные и наблюдательные приложения

• Пластиковые линзы: Экономически эффективный выбор для внутреннего видеонаблюдения, машинного зрения для базовой инспекции и IoT-камер

• Стеклянные линзы: Рекомендуется для наружного наблюдения, высокоточной промышленной инспекции и тепловизионных систем

Выбор между пластиковыми и стеклянными линзами: ключевые факторы принятия решения

При выборе объективов для вашей платы камеры уровня, учитывайте следующие аспекты:

1. Требования к качеству изображения: стекло для профессионального/медицинского класса; пластик для потребительских приложений

2. Операционная среда: Стекло для экстремальных температур/влажности; пластик для контролируемых условий

3. Ограничения бюджета: Пластик снижает стоимость спецификации материалов для продуктов с высоким объемом производства

4. Ограничения по весу: Пластик позволяет создавать более тонкие и легкие конструкции устройств

5. Ожидания срока службы: Стекло обеспечивает более длительную стабильность работы для систем, критически важных для миссии

Заключение

Дебаты о пластиковых и стеклянных линзах в конечном итоге зависят от ваших конкретных потребностей в приложении. Пластиковые линзы превосходят в устройствах потребления, чувствительных к стоимости и легких, где достаточно базового или умеренного качества изображения. Стеклянные линзы обеспечивают превосходные оптические характеристики, долговечность и стабильность для профессиональных, автомобильных и промышленных приложений, где точность изображения является неприемлемой.

Сбалансировав требования к производительности с бюджетом и экологическими факторами, вы можете выбрать оптимальный материал линз для вашего модульного камеры на уровне платы. Для максимальной видимости SEO в поисках дизайна модулей камер убедитесь, что ваши технические характеристики четко подчеркивают, использует ли ваш продукт пластиковые или стеклянные линзы и их соответствующие преимущества в производительности.