超高清趋势下镜头的发展和突破
安防网讯 随着安防行业的快速发展4K8K已经开始被大家熟知和需要在超高清要求的趋势下镜头将该如何发展和突破呢?以下是本人的见解供大家参考讨论
镜头的清晰度
清晰度是镜头的关键要素之一也是衡量镜头的最为重要的标准当今的4K高清镜头与普通镜头相比具有清晰度高光谱透射能力强做工更精密等优势一般选取镜头成像圈中心及0.7视场的解像力作为评判镜头清晰度的标准
解像力是镜头对被摄物体的点像的再现能力通常我们的理解就是镜头能够分辨出很细微的细节而且越精细越好解像力好的镜头拍摄的照片肯定是毫发必现般的清晰反之较差的解像力则容易丢失许多肉眼可见的细节
4K超高清镜头的物理分辨率为3840×2160是1080P的4倍约为720P的9倍从理论角度来讲基于4倍于1080P的分辨率相同细节要求下4K摄像机应该可以呈现4倍于1080P的视角范围实现减少从布控摄像机的数量满足更高清的实时监控需求
4K高清镜头之所以具备较佳的高清性能离不开其采用的关键技术ED超低色散材料技术非球面技术ASP的使用和大光圈超低照度技术的运用普通监控镜头在设计上也会考虑校正不同波长光线红绿蓝的像差但通常是将两头的红蓝两种色光的聚焦同一位置上但和中间的绿光焦点仍然不重合即存在二级光谱的像差限制镜头成像质量进一步提升为了校正二级光谱4K高清镜头广泛使用了ED超低色散的光学玻璃材料利用其不同于常规光学玻璃的色散特性可以将红绿蓝等色光聚焦到同一个平面上非球面技术ASP的使用传统的球面技术发展到今天其设计技术和制造工艺都已相当成熟在光学行业的几乎所有领域都有广泛的应用然而在设计复杂4K高清镜头时球面技术的成像效果无法达到最佳非球面技术可以校正球面像差大幅度提高镜头的成像质量非球面镜片形状是通过精确计算并由精密机器模造而成一片非球面镜片就能实现多个球面镜片校正像差的效果采用超精密模造非球面镜片的镜头可以有效地减小镜头体积的同时使得镜头的成像更清晰透光度更好色彩还原更加准确大光圈超低照度技术的运用镜头作为摄像机的眼睛在相当程度上决定着监控的成像效果而在夜晚即低照度下决定监控效果的关键参数是其最大光圈值这个最大光圈值直接决定外界可有多少光线透过镜头到达传感器以进行光电转换光线越多低照度监控效果便越好最大光圈值用F值表示F值=f焦点距离/D镜头的有效口径镜头的光圈大小即F值的大小直接决定了镜头的通光量光圈越大F值越小通光量越大照度越好;反之亦然 ｜
镜片的多层镀膜
镜头的镀膜一般镀增透膜主要的作用是降低镜片表面的反光减少光衰减
早期的镜头有没有镀膜的一些简单的镜头也有单层简单镀膜的现代镜头都是多层宽带增透镀膜技术但是镀膜不能答到100%的通过率仍然会有一部分光反射所以镜片会有各种颜色在一支镜头上的镜片不会全反射一种色光所以你看到的镜头经常会反射各种各样的颜色
多层宽带增透镀膜技术能最大程度地提高镜头的光线透过率降低光线在每个光学镜片表面的残余反射该技术可以将玻璃和空气界面的可见光反射率抑制到0.5%以内同时将近红外光的反射率降至约1%通过高质量的镀膜减少了图像上不必要的杂散光和鬼像有效提高画面的通透性亦保证了可靠的高清效果
多层宽带增透镀膜技术能大幅改良光线透射率并具有更低的折射率由于降低了反射该技术可使画面更锐利明亮且具有更少的炫光与鬼影出现即使在如逆光等特定光线条件下也同样出色 ｜
镜头在强度及抗干扰性上的突破
随着安防应用领域的延伸镜头也需要适应各种不同的应用环境增强镜头的强度和抗干扰性是不可回避的镜头需作以下三方面的改善和提示防抖温差矫正和透雾防抖是一个在镜头中加装的影像稳定系统是为了满足使用中长焦距镜头而设计防抖分为光学防抖和电子防抖光学防抖是在镜头中设置专门的防抖补偿镜组根据相机的抖动方向和程度补偿镜组相应调整位置和角度使光路保持稳定电子防抖主要指在数码照相机上采用强制提高CCD感光参数同时加快快门并针对CCD上取得的图像进行分析然后利用边缘图像进行补偿的防抖电子防抖实际上是一种通过降低画质来补偿抖动的技术此技术试图在画质和画面抖动之间取得一个平衡点与光学防抖比较此技术成本要低很多实际上只需要对普通数码相机的内部软体作些调整就可做到效果也要差
温差校正镜头光学设计校正温差后镜头能适应高低温的环境增强由于安防监控系统大部分都是安装于户外暴露在炙热的阳光下或寒冷的空气中过高或者过低的温度环境都会导致镜头中光学镜片的折射率和阿贝数发生变化这一变形直接就导致了聚焦不准确图像不清晰通过光学设计上将不同温度系数的玻璃进行优化设计使得在温差-30度~70度范围内光学成像质量不下降这样镜头适应环境能力逐步提升在高温寒冷等极端天气里图像依然不减
透雾镜头透雾源于远距离复杂环境下的监控需求雾是漂浮在空中的细小颗粒组成单位体积的颗粒数越多雾就越浓可见光波长较短无法穿透薄雾这就是有雾的清晨能见度非常低的原因而近红外光波长较长这一特点使得红外光可绕射微小颗粒实现透雾的目的透雾模式下滤光片会滤掉可见光而只保留红外光配合镀膜增透技术透雾镜头在能见度极低的情况下也能实现远距离全天候监控并且在正常以及透雾模式下保持焦面不偏移
透过云雾水气拍摄物体相当于透过了两重透镜水珠与实际透镜除了R光线可以正确聚焦在CCD成像面上RGB光线中的GB均无法正常的投射在CCD成像面上这样就造成了普通模式镜头无法正常清晰的得到云雾水气中的图像众所周知索斯克日夜穿雾系统的技术不但在日夜功能上及自动修正纵向色差上的特殊功能使透雾技术及原有的日夜功能对白天彩色RGB及夜晚的IR能量进行更精确的纵向色差调整使RGB及IR等大自然能量更准确集中到镜头成像面上从而达到透过云雾水气拍摄环境及目标图像
镜头的精准调节和智能化
镜头的调试精准化和智能化给整个安防系统的安装带了便利极大的提高了效率也是目前镜头的改善发展的趋势
镜头的精准化调试体现在两方面1.精密变焦凸轮调节聚焦通过凸轮的旋转带动变焦和聚焦组镜片前后移动从而实现焦距的连续变化和聚焦点的调节如果凸轮的精度不佳则在变焦和聚焦的过程中不可避免的会出现透镜光轴的偏移或者倾斜导致成像质量的严重下降精密变焦凸轮设计技术能保证良好的凸轮制造精度确保变焦和聚焦过程中的成像质量同时也保证了顺滑而不失阻尼感的调节手感2.镜头后焦可调技术后焦距也称背焦距指的是当安装上标准镜头标准C/CS接口镜头时能使被摄景物的成像恰好在CCD图像传感器的靶面上首次使用镜头时一般都需要对摄像机的后焦距进行调整根据经验在绝大多数摄像机配接电动变焦镜头的应用场合往往都需要对摄像机的后焦距进行调整由于各摄像机厂商的不同导致后焦值有一定的波动镜头后焦可调是指在镜头结构中设计有可调机构能适当的调节镜头接口标准C/CS接口镜头到摄像机的距离
镜头的智能化调节传统镜头依靠手动调节通过调节变焦环与聚焦环实现镜头的变焦与聚焦调节镜头的智能化调节是将镜头的聚焦环变焦环及光圈与步进电机相连通过步进电机驱动来完成镜头的调节不但具有调节过程精细调节方便的优势更重要的能够实现将调节过程程序化后台调节与对应程序实现智能化调节
