【照明範圍】就軍民兩用影像設備而言,無人機相機光學變焦能力可達到約30倍,輔以數位變焦能力可達到約百倍的效果,實用工作距離大概是2公里左右。千瓦級的氙氣燈可以達到這個距離,但體積及消耗功率不是一般小型無人機可負荷;固態發光技術的LED耗電低體積小,但一般僅能照射至多600公尺距離;固態雷射照明是後起之秀,可以在小功率及小體積的前提下,照射到公里級的目標。
本文中提到的Zenmuse H30T的紅外線輔助燈大概是因為分配到的電力極低,僅能輔助到100公尺的距離;Zenmuse S1的體積較大,根據資料可照射到500公尺。兩者都沒達到現今技術的極限,該公司是基於節能或其他技術的考量就不得而知。
【照射角度的調節】照射角度的設定,關係相機視野中明暗區域的比例,最理想狀況是輔助照明能涵蓋相機整個視野,然而照射範圍越大,消耗電力也越多,如何權衡端看產品的定位。
目前相關夜間輔助照明產品在照射角度的設定可概分三種:
- 固定照角,照射角度設定在相機最常使用的視野範圍,或是當作探照燈僅照射視野中的部分區域,此類機種機構相對簡單,能有效降低成本及體積重量,Zenmuse H30T的紅外輔助燈是此種設計;
- 可變照角,藉由燈具光學鏡片鏡間距的調節來達到照射角度的調節,與光學相機配合度較佳,但較複雜機構造成體積重量增加,成本也較高;
- 混合型,藉由控制多組設定在不同照射角度的光源點亮,達到調節照射角度的效果。這種設計機構相對簡單,但體積卻不小,因需要的多組光源無法節約體積。Zen muse S1有兩駔光源,一組負責廣角而另一組負責窄角,即屬於此種設計。
【光源波長的選定】軍民兩用的機種一般使用白光及近紅外光兩種波長,白光可適配的光學相機較多,影像有色彩因而提供資訊較多,但缺點是肉眼可見,隱蔽性較差;近紅外光常用的波長是850奈米及940奈米,兩者都在肉眼可見的400到700奈米以外,其差別,一是850奈米在距離約50公尺內肉眼可感受微微紅光,而940奈米肉眼無法感知,不過兩者都可被夜視器材偵測到,所以隱蔽性能僅為一般,而適配的低照度相機通常有IR模式,藉由一片IR濾鏡的開閉而選擇偵測紅外線與否;二是一般光學感測器在850奈米波段的光子效率大約是940奈米波段的兩倍,所以使用850波段的夜間輔助照明較為節能。
在本案例中,Zenmuse H30T的紅外線輔助光源是850奈米波長,而S1的制式波長是白光,但作者認為藉由小幅度的改裝也可以改為紅外光波長,端看客戶需求而定。
另外關於近紅外影像的色彩,一般為黑白影像,但近年已有彩色紅外線相機的問世,雖然Zenmuse H30T的光學相機似乎還未導入這項技術,有興趣的讀者可以在網路搜尋參考。
【適配的相機曝光模式】當照明區域與相機視野相符時,光學相機在曝光方面不會有障礙;但是照射區域僅占相機視野一小部份時,由於一般相機採用平均曝光模式取像,此時會出現照明區域出現曝光過度而無法看清細節的情況,因此採用中央曝光(假設照明區域是在視野中央)或重點加權曝光模式都能有效改善影像品質。