五、材质、工艺都是重要关口
安防监控镜头一旦使用,就意味着一年365天的持续运行,此外其使用的环境也不受控制,因而也对镜头的材质、制造工艺有了较高要求。
安防高清监控镜头的材质选择与镜头的寿命、成像效果等均密不可分。外壳的材料可以影响镜头的抗衰性能,接口的材质可以影响滑丝的程度,镜片的材质直接影响成像效果,齿轮的材料与机械寿命密不可分。
金属材料的镜头在小厂和低端镜头中常常使用,原因是可以省去昂贵的模具费用,而带来的后果是由于每个镜头的部件单独加工,个体之间存在误差,因此镜头品质的一致性较差,因此成规模的大厂家都采用大投资大制作,使用模具压出的塑料部件,作为镜筒镜身,保持了镜头良好的一致性,因此,高端品牌的高清CCTV镜头一般都是工程塑料部件。但在要求高清晰度低误差的场合使用的高像素工业级镜头又通常使用金属部件,但这里用的金属部件和低端镜头的金属部件已经完全不是相同概念,高像素工业镜头的金属加工往往精度非常高,误差极小,材质也很好,所以才能满足高像素、高精度的要求,因此在高清工业镜头上往往见到采用金属部件。
镜片则一般分为玻璃镜片、复合材料镜片和树脂镜片,而监控镜头一定要采用玻璃镜片,这是因为树脂和复合材料镜片在高温和暴晒的条件下容易老化,甚至变形,严重影响成像质量和镜头品质。
产品的加工工艺以及精度对高清镜头的产品性能也有着重大影响,当产品技术向IP高清镜头发展时,再一次向各类镜头厂商提出了加工的精度要求,因为精度高才能实现高清晰度,同时也提出了在设计图纸的精度标准下,组装环节的高精度要求。目前,高清CCTV镜头较于普通CCTV镜头技术要求更加严格,绝大部分镜头都采用多层复合镀膜技术,这种镀膜工艺使其镜头的透光率极高,镜片表面的直接反光很弱,正对着镜片玻璃逆光观看,只见镜头内“很黑”,只有从镜片的侧面观察才可以看到彩色的反光,这种反光多为深红、深蓝、深黄和深绿色,其中深绿色的镀膜可以同时增加光谱两端的蓝光和红光的透过率,只有光谱中部的黄绿色光才被反射回来。多层镀膜的镜头,其各个镜片不可能都镀上同一种增透膜,否则这个镜头就会发生偏色。
六、光学技术创新 带动高清效果前进
高清镜头普遍采用了非球面镜片。非球面镜片技术是百万高清镜头一项非常重要的技术,它也是镜头获得高清效果的重要保证。在光线入射时,非球面镜片可使得光能聚焦于一点,消除了像差,因此对于生产大光圈、高倍数变焦,以及极端广角短焦、远摄长焦的镜头最为有利。在提高画质的同时,可使得镜身的体积大大缩减,减小镜头的体积,同时使其成像精度更佳、通光率更好、色彩还原更为精准。另外,低色散镜片可有效消除色差现象,提高图像的对比度和锐度。因此现在也有厂家将非球面镜片与低散射镜片进行有机结合,以有效提高镜头的解像力,尤其是边缘图像的解像力,这些创新使得高清镜头可以更好地应对高清摄像机对于色彩还原性、宽动态等等要求。
非球面镜头的有效通光口径增大,就能让更多的光线投射到CCD感光面上,也相应于增加了灵敏度。并且,因为1片非球面镜片能顶替好几片一组的球面镜片,从而使摄像镜头的体积缩小、重量也减轻,并且光线经过的镜片少,因而使透光率大大增强,图像画面也变得细致明亮。非球面镜片的重要特点是可以改善镜片边缘部分对光的折射率,使镜头的边缘成像变好。而球面镜片,尤其高倍率球面镜头,更容易出现球差和图像失真,尤其光线在球面镜头边缘过折射引起的桶形失真,将非球面镜头用于高倍率的变焦镜头时,由于非球面镜头将边缘入射的光线按球面镜头失真的反方向进行了修正,从而有效地消除了桶形失真。
城市高空瞭望镜头的应用效果
在24小时的全天候监控中,经常会发生白天画面清晰,夜晚画面模糊的现象,即便是高清监控系统也会出现此类问题。原因在于,由于光的波长不一样,显而易见,通过镜头后的折射也不一样,这就产生了色差。色差是使镜头的清晰度下降、聚焦不实产生的重要因素,普通的CCTV镜头在光学设计的时候只针对350-700nm的波段光进行色差修正,高于700nm的红外光则不在考虑之内。这就造成了可见光与近红外光(700nm-1000nm)的聚焦面是分离的。根据此问题 ,通过特殊的镀膜设计,特殊光学材质的运用使得350-1000nm波段范围内的光都能很好的纠正色差,IR红外对应技术也相应产生。它的出现,可以使监控系统在红外光源的辅助下获得清晰的成像。
此外,浮点式光学结构设计和采用ED(低折射率高色散系数)镜片校正色差等都在高清镜头上得到了大量的使用。
这些光学技术的不断创新,也将持续推动高清镜头的前进。
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