高清監(jiān)控鏡頭四大技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)
來(lái)源：數(shù)字音視工程網(wǎng) 編輯：merry2013 2015-08-11 06:32:26 加入收藏
2015年，安防監(jiān)控行業(yè)依舊迅猛發(fā)展，視頻監(jiān)控高清化的步伐越走越深，同時(shí)高清化也促進(jìn)了視頻監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)化、智能化，加快高清監(jiān)控大時(shí)代的進(jìn)程。
在高清化普及之前，監(jiān)控設(shè)備用戶常常會(huì)碰到這樣的情況，在辦案取證或收集線索時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)是有監(jiān)控?cái)z像機(jī)的，但查看錄像后發(fā)現(xiàn)錄像畫面很差，人物模糊不清，充滿雪花噪點(diǎn)，晚上更是漆黑一片，很難提取到有價(jià)值的信息，這些錄像甚至被戲稱為“俄羅斯方塊組成的印象油畫”。
一、監(jiān)控鏡頭發(fā)展現(xiàn)狀
近些年，隨著安防技術(shù)推陳出新，高清技術(shù)開始廣泛應(yīng)用，高清攝像機(jī)也逐步取代標(biāo)清攝像機(jī)，成為市場(chǎng)主流。高清攝像機(jī)能為用戶提供更好的畫質(zhì)，更多的細(xì)節(jié)信息，減少了“俄羅斯方塊組成的印象油畫”笑劇。攝像機(jī)的高清效果，不僅僅是依靠更高像素的感光器件、更好的ISP技術(shù)、更高效的存儲(chǔ)技術(shù)，高清鏡頭也是關(guān)鍵技術(shù)，沒(méi)有匹配的高清鏡頭，高清攝像機(jī)也不能發(fā)揮出應(yīng)有的高清效果。
高清鏡頭，也稱超百萬(wàn)像素鏡頭，與普通鏡頭相比具有清晰度高、光譜透射能力強(qiáng)、做工更精密等優(yōu)勢(shì)。一般選取鏡頭成像圈中心及0.7視場(chǎng)的解像力作為評(píng)判鏡頭清晰度的標(biāo)準(zhǔn)，成像圈中心和0.7視場(chǎng)都能達(dá)到1000TVLine以上，才稱之為高清鏡頭。
2010年起，高清鏡頭保持平均每年10%以上增長(zhǎng)速度，目前國(guó)內(nèi)CCTV高清鏡頭市場(chǎng)主要品牌有?？低?/a>、鳳凰光學(xué)、福建福光、廈門力鼎等國(guó)產(chǎn)品牌，以及富士能、騰龍、computar、賓得等日系品牌。由于國(guó)內(nèi)光學(xué)技術(shù)迅速進(jìn)步和安防鏡頭的國(guó)產(chǎn)化趨勢(shì)，以?？低暈榇淼膰?guó)產(chǎn)品牌逐漸取代日系品牌，開始占據(jù)更多的市場(chǎng)份額。憑借對(duì)市場(chǎng)需求的精準(zhǔn)把握和對(duì)性能、品質(zhì)的不懈追求，目前?？低暤母咔彗R頭產(chǎn)品已經(jīng)涵蓋了1/2.7”高清紅外變焦，1/1.8”高清紅外變焦和ITS高清等多個(gè)大的系列。
二、四大核心技術(shù)
鏡頭本身是高精密光學(xué)器件，高清鏡頭尤其如此。高清鏡頭之所以具備較佳的高清性能，離不開其采用的關(guān)鍵技術(shù)：
1.超精密模造非球面技術(shù)
傳統(tǒng)的球面技術(shù)發(fā)展到今天，其設(shè)計(jì)技術(shù)和制造工藝都已相當(dāng)成熟，在光學(xué)行業(yè)的幾乎所有領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。然而在設(shè)計(jì)復(fù)雜高清鏡頭時(shí)，球面技術(shù)的成像效果無(wú)法達(dá)到最佳。非球面技術(shù)可以校正球面像差，大幅度提高鏡頭的成像質(zhì)量。非球面鏡片形狀是通過(guò)精確計(jì)算并由精密機(jī)器模造而成，一片非球面鏡片就能實(shí)現(xiàn)多個(gè)球面鏡片校正像差的效果。采用超精密模造非球面鏡片的鏡頭可以有效地減小鏡頭體積的同時(shí)，使得鏡頭的成像更清晰，透光度更好，色彩還原更加準(zhǔn)確。
2.多層寬帶增透鍍膜技術(shù)
多層寬帶增透鍍膜技術(shù)，能最大程度地提高鏡頭的光線透過(guò)率，降低光線在每個(gè)光學(xué)鏡片表面的殘余反射。該技術(shù)可以將玻璃和空氣界面的可見(jiàn)光反射率抑制到0.5%以內(nèi)，同時(shí)將近紅外光的反射率降至約1%，如圖3所示。通過(guò)高質(zhì)量的鍍膜，減少了圖像上不必要的雜散光和鬼像，有效提高畫面的通透性，亦保證了可靠的高清效果。
3.超低色散材料技術(shù)
普通監(jiān)控鏡頭，在設(shè)計(jì)上也會(huì)考慮校正不同波長(zhǎng)光線(紅、綠、藍(lán))的像差，但通常是將兩頭的紅、藍(lán)兩種色光的聚焦同一位置上，但和中間的綠光焦點(diǎn)仍然不重合，即存在二級(jí)光譜的像差，限制鏡頭成像質(zhì)量進(jìn)一步提升。為了校正二級(jí)光譜，如?？低暠O(jiān)控高清系列鏡頭，廣泛使用了超低色散的光學(xué)玻璃材料，利用其不同于常規(guī)光學(xué)玻璃的色散特性，可以將紅、綠、藍(lán)等色光聚焦到同一個(gè)平面上，如圖4所示，鏡頭高清性能更優(yōu)。
4.精密變焦凸輪設(shè)計(jì)技術(shù)
對(duì)于高清變焦鏡頭而言，其成像質(zhì)量在很大程度上取決于變焦凸輪的精度。通過(guò)凸輪的旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)變焦和聚焦組鏡片前后移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)焦距的連續(xù)變化和聚焦點(diǎn)的調(diào)節(jié)。如果凸輪的精度不佳，則在變焦和聚焦的過(guò)程中，不可避免的會(huì)出現(xiàn)透鏡光軸的偏移或者傾斜，導(dǎo)致成像質(zhì)量的嚴(yán)重下降。?？低暩咔逑盗斜O(jiān)控鏡頭，采用精密變焦凸輪設(shè)計(jì)技術(shù)，能保證良好的凸輪制造精度，確保變焦和聚焦過(guò)程中的成像質(zhì)量，同時(shí)也保證了順滑而不失阻尼感的調(diào)節(jié)手感。
三、發(fā)展趨勢(shì)
最近兩年，隨著高清攝像機(jī)在安防監(jiān)控領(lǐng)域的應(yīng)用不斷擴(kuò)大，帶動(dòng)高清監(jiān)控鏡頭技術(shù)也緊跟著攝像機(jī)的步伐，不斷升級(jí)，出現(xiàn)了4K超高清、超大光圈等新技術(shù)。
1.4K超高清技術(shù)
在去年北京安防展上，很多安防廠家紛紛展出了4K超高清攝像機(jī)。4K超高清技術(shù)出現(xiàn)之前，主流高清監(jiān)控鏡頭像素為六百萬(wàn)以內(nèi)。4K超高清技術(shù)的出現(xiàn)，對(duì)鏡頭的解像力提出了更高的要求，4K鏡頭的設(shè)計(jì)、制造難度都會(huì)增大許多，即使日系鏡頭廠商，目前也只有寥寥幾家推出了4K鏡頭。海康威視于2014年10月發(fā)布了一款大靶面(1/1.7英寸)4K超高清鏡頭，這款鏡頭支持1200萬(wàn)像素，能提供超高清的圖像細(xì)節(jié)的同時(shí)，具備165度超廣視角，很適合于廣場(chǎng)、道路等場(chǎng)景的監(jiān)控需求。
2.超大光圈技術(shù)
隨著安防監(jiān)控日趨高清化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化，攝像機(jī)的應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣泛，很多監(jiān)控條件差、光線昏暗的地方也要求安裝功能多樣的攝像機(jī)，尤其是低照度高清攝像機(jī)，以滿足全天候24小時(shí)監(jiān)控的需求。對(duì)于夜晚等低照度環(huán)境，如果攝像機(jī)采集光線不夠，會(huì)造成畫面很暗的情況，影響清晰度。攝像機(jī)低照度性能的提升，超大光圈鏡頭是關(guān)鍵技術(shù)之一。
四、結(jié)語(yǔ)
高清化已是視頻監(jiān)控行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，高清設(shè)備也是各大安防廠商逐鹿市場(chǎng)的必備武器。作為在成像過(guò)程中起到關(guān)鍵作用的鏡頭，自然是高清化步伐的排頭兵。在高清化的大潮中，已有的鏡頭設(shè)計(jì)、制造技術(shù)會(huì)不斷成熟和普及，新的技術(shù)如文中介紹的4K超高清技術(shù)、超大光圈技術(shù)，也會(huì)不斷進(jìn)步和應(yīng)用，也進(jìn)而加速鏡頭的高清化步伐。
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