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  基础知识    
高清监控镜头的四大核心技术
作者:cmh        来源:安防知识网 
日期:2016-09-01    阅读次数:1062
副标题:

      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。 
        什么是高清镜头 
       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 1000 TVLine 以上,才称之为高清镜头。 
        四大核心技术 
      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:超精密模造非球面技术。 
      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。图1 (图略)非球面技术。 
        多层宽带增透镀膜技术 
       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% ,如图 3 所示(图略)。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。 图2 普通单层增透镀膜和多层宽带增透镀膜对比 (图略).
        超低色散材料技术
        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,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(图略),镜头高清性能更优。    图3 超低色散玻璃校正二级光谱   精密变焦凸轮设计技术(图略)。
       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。 图4 高清镜头使用的变焦凸轮。
        高清技术的发展趋势   
        4K 超高清技术: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、 道路等场景的监控需求。   图 5  4K 超高清镜头拍摄效果(图略).
        超大光圈技术: 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。对于夜晚等低照度环境,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, 超大光圈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光圈变焦镜头 !  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光圈技术,光圈F数达到 0.95 ,与光圈 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光圈技术,在全焦段任意焦距下使用时,镜头的最大光圈值都是 0.95 。在夜间等较暗的环境下,恒定超大光圈技术让监控画面更亮,从而保证了夜间监控的高清化。  图 6 低照度效果对比(图略). 原文出自[安防知识网] 转载请保留原文链接:http://www.asmag.com.cn/baike/arc-335.html

    
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