【】高清監控鏡頭發展的四大關鍵技術

2021-01-20 CPS中安網

　　周陽獨家點評:2015年，安防監控行業依舊迅猛發展，視頻監控高畫質化的步伐越走越深，同時高畫質化也促進了視頻監控的網絡化、智能化，加快高清監控大時代的進程。高清監控鏡頭發展的四大關鍵技術:1.超精密模造非球面技術;2.多層寬帶增透鍍膜技術;3.超低色散材料技術;4.精密變焦凸輪設計技術.微信號:ilaoyang8


　　高清監控鏡頭發展的四大關鍵技術


　　2015年，安防監控行業依舊迅猛發展，視頻監控高畫質化的步伐越走越深，同時高畫質化也促進了視頻監控的網絡化、智能化，加快高清監控大時代的進程。


　　在高畫質化普及之前，監控設備用戶常常會碰到這樣的情況，在辦案取證或收集線索時，現場是有監控攝像機的，但查看錄像後發現錄像畫面很差，人物模糊不清，充滿雪花噪點，晚上更是漆黑一片，很難提取到有價值的信息，這些錄像甚至被戲稱為「俄羅斯方塊組成的印象油畫」。

　　

一、監控鏡頭發展現狀

　　

　　近些年，隨著安防技術推陳出新，高清技術開始廣泛應用，高清攝像機也逐步取代標清攝像機，成為市場主流。高清攝像機能為用戶提供更好的畫質，更多的細節信息，減少了「俄羅斯方塊組成的印象油畫」笑劇。攝像機的高清效果，不僅僅是依靠更高像素的感光器件、更好的ISP技術、更高效的存儲技術，高清鏡頭也是關鍵技術，沒有匹配的高清鏡頭，高清攝像機也不能發揮出應有的高清效果。


　　高清鏡頭，也稱超百萬像素鏡頭，與普通鏡頭相比具有清晰度高、光譜透射能力強、做工更精密等優勢。一般選取鏡頭成像圈中心及0.7視場的解像力作為評判鏡頭清晰度的標準，成像圈中心和0.7視場都能達到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%以上增長速度。由於國內光學技術迅速進步和安防鏡頭的國產化趨勢，以海康威視為代表的國產品牌逐漸取代日系品牌，開始佔據更多的市場份額。

　　

二、四大核心技術

　　

　　鏡頭本身是高精密光學器件，高清鏡頭尤其如此。高清鏡頭之所以具備較佳的高清性能，離不開其採用的關鍵技術：


　　超精密模造非球面技術


　　傳統的球面技術發展到今天，其設計技術和製造工藝都已相當成熟，在光學行業的幾乎所有領域都有廣泛的應用。然而在設計複雜高清鏡頭時，球面技術的成像效果無法達到最佳。非球面技術可以校正球面像差，大幅度提高鏡頭的成像質量。非球面鏡片形狀是通過精確計算並由精密機器模造而成，一片非球面鏡片就能實現多個球面鏡片校正像差的效果。採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，使得鏡頭的成像更清晰，透光度更好，色彩還原更加準確。


　　非球面技術


　　多層寬帶增透鍍膜技術


　　多層寬帶增透鍍膜技術，能最大程度地提高鏡頭的光線透過率，降低光線在每個光學鏡片表面的殘餘反射。該技術可以將玻璃和空氣界面的可見光反射率抑制到0.5%以內，同時將近紅外光的反射率降至約1%，如圖3所示。通過高質量的鍍膜，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。


　　普通單層增透鍍膜和多層寬帶增透鍍膜對比


　　超低色散材料技術


　　普通監控鏡頭，在設計上也會考慮校正不同波長光線（紅、綠、藍）的像差，但通常是將兩頭的紅、藍兩種色光的聚焦同一位置上，但和中間的綠光焦點仍然不重合，即存在二級光譜的像差，限制鏡頭成像質量進一步提升。為了校正二級光譜，如海康威視監控高清系列鏡頭，廣泛使用了超低色散的光學玻璃材料，利用其不同於常規光學玻璃的色散特性，可以將紅、綠、藍等色光聚焦到同一個平面上，如圖4所示，鏡頭高清性能更優。

　　超低色散玻璃校正二級光譜


　　精密變焦凸輪設計技術


　　對於高清變焦鏡頭而言，其成像質量在很大程度上取決於變焦凸輪的精度。通過凸輪的旋轉，帶動變焦和聚焦組鏡片前後移動，從而實現焦距的連續變化和聚焦點的調節。如果凸輪的精度不佳，則在變焦和聚焦的過程中，不可避免的會出現透鏡光軸的偏移或者傾斜，導致成像質量的嚴重下降。

　　

三、發展趨勢

　　

　　最近兩年，隨著高清攝像機在安防監控領域的應用不斷擴大，帶動高清監控鏡頭技術也緊跟著攝像機的步伐，不斷升級，出現了4K超高清、超大光圈等新技術。


　　4K超高清技術


　　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。4K超高清技術出現之前，主流高清監控鏡頭像素為六百萬以內。4K超高清技術的出現，對鏡頭的解像力提出了更高的要求，4K鏡頭的設計、製造難度都會增大許多，即使日系鏡頭廠商，目前也只有寥寥幾家推出了4K鏡頭。


　　4K超高清鏡頭拍攝效果


　　超大光圈技術


　　隨著安防監控日趨高畫質化、網絡化、智能化，攝像機的應用範圍也越來越廣泛，很多監控條件差、光線昏暗的地方也要求安裝功能多樣的攝像機，尤其是低照度高清攝像機，以滿足全天候24小時監控的需求。對於夜晚等低照度環境，如果攝像機採集光線不夠，會造成畫面很暗的情況，影響清晰度。攝像機低照度性能的提升，超大光圈鏡頭是關鍵技術之一。


五、結束語

　　

　　高畫質化已是視頻監控行業發展的必然趨勢，高清設備也是各大安防廠商逐鹿市場的必備武器。作為在成像過程中起到關鍵作用的鏡頭，自然是高畫質化步伐的排頭兵。在高畫質化的大潮中，已有的鏡頭設計、製造技術會不斷成熟和普及，新的技術如文中介紹的4K超高清技術、超大光圈技術，也會不斷進步和應用，也進而加速鏡頭的高畫質化步伐。來源：CPS中安網（作者單位：杭州海康威視數位技術股份有限公司）


　　周陽獨家點評:2015年，安防監控行業依舊迅猛發展，視頻監控高畫質化的步伐越走越深，同時高畫質化也促進了視頻監控的網絡化、智能化，加快高清監控大時代的進程。高清監控鏡頭發展的四大關鍵技術:1.超精密模造非球面技術;2.多層寬帶增透鍍膜技術;3.超低色散材料技術;4.精密變焦凸輪設計技術.微信號:ilaoyang8


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