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安防高清镜头的现状及发展

2014/12/29 9:33:43来源:本站原创 【字体:

导 读:随着高清概念发展的日趋明显,安防行业技术慢慢走向成熟。高清摄像机的出现给安防系统的图像质量带来了大幅度的提升,而随着行业高清发展态势的日趋激烈,百万像素镜头成为行业应用的焦点之一。
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随着高清概念发展的日趋明显,安防行业技术慢慢走向成熟。对监控领域而言,百万高清发展更是如火如荼。高清摄像机的出现给安防系统的图像质量带来了大幅度的提升,如720p、1080p的IP高清摄像机,3M、5M分辨率的工业高清摄像机等,与之配套的高清镜头在市场上也如雨后春笋般大量出现。

  高清镜头,也称百万像素镜头,与普通工业镜头相比具有清晰度高、光谱透射能力强、光谱矫正能力高等性能优势。而随着行业高清发展态势的日趋激烈,各类高清镜头及摄像机产品的应用也日益广泛,百万像素镜头成为行业应用的焦点之一。

  摄像机镜头是视频监视系统的最关键设备,它的质量(指标)优势直接影响摄像机的整机指标,摄像机镜头的选择是否恰当既关系到系统质量,又关系到工程造价。但面对形态各异的高清监控产品与千变万化的应用场景,百万高清监控镜头在各类场景的复杂光线环境下,都要为摄像机带来出色的成像效果,这就需要高清监控镜头具备一定的技术含量。

  非球面镜片技术是百万高清镜头一项非常重要的技术,也是镜头获得高清效果的重要保证。传统的球面镜片具有球面像差的先天缺陷,从而带来了无法克服的光斑现象,极大影响成像质量。

  非球面镜片具有良好的透光性和低折射率,使用一片非球面镜片可以代替一组球面镜片,从而使摄像镜头的光学结构相对简化,这样在光学通路和机械结构上容易获得更大的通光口径。并且,非球面镜头能使边缘部分的光线与中央部分的光线都能穿过镜片聚焦到同一个平面,从而能清晰有效地利用整个镜片的表面,使整个镜片都能正确聚焦,相对使有效通光口径变大。

  非球面镜头的有效通光口径增大,就能让更多的光线投射到CCD感光面上,也相应于增加了灵敏度。并且,因为一片非球面镜片能顶替好几片一组的球面镜片,从而使摄像镜头的体积缩小、重量也减轻,又因光线经过的镜片少,因而使透光率大大增强,图像画面也变得细致明亮。

  非球面镜片的重要特点是可以改善镜片边缘部分对光的折射率,使镜头的边缘成像变好。而球面镜片,尤其高倍率球面镜头,更容易出现球差和图像失真,尤其光线在球面镜头边缘过折射引起的桶形失真,将非球面镜头用于高倍率的变焦镜头时,由于非球面镜头将边缘入射的光线按球面镜头失真的反方向进行了修正,从而有效地消除了桶形失真。非球面的设计修正了影像不清,视界歪曲、视野狭小等不良现象,使成像更清晰、细腻,通常用于广角和超广角镜头中,适合广场、停车场等大范围监控场所。

  百万像素镜头技术中“透光率”的大小直接影响着镜头的清晰度高低,是高清画质不可或缺的重要条件。“透光率”是指镜头镜片的透光能力,主要决定因素是镀膜技术。所谓镜头镀膜是利用真空蒸汽沉积技术在镜头上布置的一层极薄透明的膜,防反射的膜层能产生增透效果,透光率越高,透光量就越大,照度要求也就越低,在逆光摄影时,由于膜层影响,能使易产生的幻像和光晕降低到最小程度,尤其是在夜间监控条件下,照度的高低是一个夜间镜头品质的决定因素。

  随着加工技术的进步和使用范围不断扩大,产生了高度技术化的多层镀膜技术,使用多层镀膜技术可实现防光线反射,促进光线增透,提升镜头的整体通光量,最终提高成像质量。可以这么说,没有多层镀膜技术飞跃发展,高倍、大孔径变焦镜头不可能有今天的发达局面。

  最近多组透镜构成的变焦镜头已成世界镜头发展的主流,采用多层镀膜,到达胶片面的光线,其衍生的杂散光部分大大减小,使镜头鉴别率不至于降低,也不损坏色彩还原,重新评价经改进的膜层,研制在各种镜头中引入最适宜的镀膜最新技术,是各厂家一直研究的重要课题。

  镜片镀膜看似是一道“后加工”步骤,其实在出厂前就已经完成。镀膜涂料依每个厂家的技术出现差异,所有监控镜头涂层都不能保证完全一致,因此,了解涂料直接影响着镜头的性能。透镜涂层的主要类型包括纳米涂层、集成涂层、复合涂层和透明涂层,还有一些高性能涂层BBAR和高保真涂层,目前监控镜头以BBAR跟纳米涂层方式较多,其余大多用于DSC或单反相机镜头较多。

  高清化已是视频监控系统发展的必然趋势,也是各大安防厂商逐鹿市场的必备武器。作为在成像过程中起到关键作用的镜头,应注意以下几大问题。

  一、镜头采用ED镜片是关键

  常用的安防监控市场,我们更多地采用的是定焦或者手动变焦的镜头,因为监控距离较近,一般采用的镜头焦距在50mm以内。这种场景对镜头的防色散性能几乎没有要求。但一旦采用了电动变焦镜头来对较远目标进行监控,色散问题就凸显出来(色散是可见光中的各种波长的光经过镜头折射后会出现焦点偏移,表现在图像上就是物体边缘有蓝色或者红色的色条)。原来在模拟监控系统,由


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