高清监控镜头的四大核心技术

摘要:

  安防监控行业的迅猛发展推动着视频监控高清化的步伐越走越深,随着高清技术的推陈出新,高清摄像机也逐步取代标清摄像机,成为市场主流。安防监控行业的迅猛发展推动着视频监控高清化的步伐越走越深,随着高清技术的推陈出新,高清摄像机也逐步取代标清摄像机,成为市场主流。

  高清镜头,也称超百万像素镜头,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,成像圈中心和0.7视场都能达到1000TVLine以上,才称之为高清镜头。

  安防监控行业的迅猛发展推动着视频监控高清化的步伐越走越深,随着高清技术的推陈出新,高清摄像机也逐步取代标清摄像机,成为市场主流。安防监控行业的迅猛发展推动着视频监控高清化的步伐越走越深,随着高清技术的推陈出新,高清摄像机也逐步取代标清摄像机,成为市场主流。

  高清镜头,也称超百万像素镜头,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,成像圈中心和0.7视场都能达到1000TVLine以上,才称之为高清镜头。

  镜头本身是高精密光学器件,高清镜头尤其如此。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:

  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。

  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反射。该技术可以将玻璃和空气界面的可见光反射率到0.5%以内,同时将近红外光的反射率降至约1%,如图3所示。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,亦了可靠的高清效果。

  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,镜头成像质量进一步提升。为了校正二级光谱,如海康威视监控高清系列镜头,广泛使用了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,如图4所示,镜头高清性能更优。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,镜头成像质量进一步提升。为了校正二级光谱,如海康威视监控高清系列镜头,广泛使用了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,如图4所示,镜头高清性能更优。

  对于高清变焦镜头而言,其成像质量在很大程度上取决于变焦凸轮的精度。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。海康威视高清系列监控镜头,采用精密变焦凸轮设计技术,能良好的凸轮制造精度,确保变焦和聚焦过程中的成像质量,同时也了顺滑而不失阻尼感的调节手感。对于高清变焦镜头而言,其成像质量在很大程度上取决于变焦凸轮的精度。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。海康威视高清系列监控镜头,采用精密变焦凸轮设计技术,能良好的凸轮制造精度,确保变焦和聚焦过程中的成像质量,同时也了顺滑而不失阻尼感的调节手感。

  4K超高清技术出现之前,主流高清监控镜头像素为六百万以内。4K超高清技术的出现,对镜头的解像力提出了更高的要求,4K镜头的设计、制造难度都会增大许多,即使日系镜头厂商,目前也只有寥寥几家推出了4K镜头。海康威视于2014年10月发布了一款大靶面(1/1.7英寸)4K超高清镜头,这款镜头支持1200万像素,能提供超高清的图像细节的同时,具备165度超广视角,很适合于广场、道等场景的监控需求。

  随着安防监控日趋高清化、网络化、智能化,摄像机的应用范围也越来越广泛,很多监控条件差、光线昏暗的地方也要求安装功能多样的摄像机,尤其是低照度高清摄像机,以满足全天候24小时监控的需求。对于夜晚等低照度,如果摄像机采集光线不够,会造成画面很暗的情况,影响清晰度。摄像机低照度性能的提升,超大镜头是关键技术之一。海康威视于2014年11月发布一款恒定超大变焦镜头!

  这款镜头仅从参数来看,就足够震撼,至少是目前日系品牌镜头也找不到的。首先这款镜头采用超大技术,F数达到0.95,与 F1.5的普通镜头相比,在相同焦距下拍摄低照度场景,这款镜头的图像亮度要高很多。同时此款镜头采用恒定技术,在全焦段任意焦距下使用时,镜头的最大值都是0.95。在夜间等较暗的下,恒定超大技术让监控画面更亮,从而了夜间监控的高清化。

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