目前镜头的技术及应用趋势

 

    　对于安防行业，所说的百万高清监控镜头是指具有高清晰度(高解像能力)，并且至少能匹配100万像素以上高清摄像机的镜头。百万高清监控镜头的应用产品形态覆盖半球、红外防爆半球、高速智慧球、中速智慧球、枪机、红外枪机等。

 

    　对于百万高清监控镜头，画面的成像质量是其根本，安防监控产品形态和应用场景千变万化，这就要求百万高清监控镜头在各种场景的复杂光线环境下，都要有出色的成像质量。

 

    　从镜头发展来讲，主要有以下几个方面：

 

    　非球面技术

 

    　非球面镜片是目前的趋势，利用非球面可以做到更大的光圈，更好的夜视效果，因此越来越多的镜头厂家在新品都引入了非球面镜片技术。

 

    　高清晰度

 

   　 IP摄像机有丰富的图像算法应用，因此对镜头成像细节的要求越来越高。这不仅仅是镜头从100万像素到1000万像素的提升，还需要同时提高边缘的像素，保证任何位置的细节都清晰，经得起放大。清晰度的两大重要指针包括分辨率和反差。分辨率是指镜头再现被摄景物细节的能力，分辨率越高，画面越清晰细腻;反差是指再现被摄景物的反差细节，明暗层次的能力，反差越高，画面景物轮廓鲜明，边缘锐利，层次丰富，质感强烈，影调明朗。分辨率高而反差低的镜头，影像轮廓不清晰，反差灰暗，影调平淡，给人感觉反而不清晰。有些国产镜头就是如此，和标清镜头在感观上无多大差别。而某些镜头分辨率不高，但是反差大，反而给人一种这个镜头不错的感觉。所以反差和分辨率都达到一定高度时，才是真正理想的百万高清镜头。

 

    　大口径小型化

 

    　大口径是指镜头的通光量，主要表现在画面的亮度上，在环境昏暗和夜间模式下相比小口径镜头有更优质的表现。小型化是指镜头结构紧凑，可以适用不同产品安装和减小产品的体积。相比国外的百万像素监控镜头，其非球面技术应用成熟，往往同一款镜头，其焦距足、口径大、结构小，清晰度高。而国内镜头厂家大多还在探索非球面技术，争取早日成熟应用于高清监控应用上，与国外厂家一争高下。

 

    　日夜齐焦

 

    　在智能交通行业，成像器靶面越来越大,采用1"CMOS的产品越来越多，这类产品相对于2/3”CMOS，具有更好的低照度效果。目前较多的产品都不具备夜视齐焦的功能，需要依靠闪光灯补光，目前很多国家不允许使用闪光灯，国内也有很多地方也开始讨论不用闪光灯的方案。

 

    　同时，在保证日间像质的前提下，用户对夜间像质的要求也越来越高，可以利用ED(低折射率高色散系数)玻璃较好地校正色差，提高日夜成像的共焦能力和像质。近年来，各大玻璃厂商也在竭力推广ED玻璃。

 

    　杂光消除

 

    　杂光主要包括杂散光和鬼像。杂散光是指机械部件的反光造成的彩虹状杂光等，杂散光可以通过镜头内壁和隔圈的消光处理来消除。鬼像是指光线在镜头内部镜片之间多次反射在画面的二次成像，鬼像与强光物体轮廓类似，无法完全消除，只能通过镀多层增透膜来尽量减弱。一款综合表现优越的高清百万监控镜头，其在杂光的消除上应该要有优良的表现才能在强光环境下表现优质，匹配其百万高清监控镜头的美称。

 

   　 如今，镜头市场上对应的2/3″CCD可达500万像素，1/3″CCD和1/2.5″CMOS最高可达300万像素的镜头产品已层出不穷，可供选择的高清镜头产品非常丰富。在国内非球面技术还不成熟的环境下，镜头厂商应保持对非球面技术的不断提高的研发态度，充分利用发挥高折射率低色散系数和ED(低折射率高色散系数)等光学玻璃来校正镜头各种像差的能力，提高镜头性能的稳定性和性价比，并结合热封打压镜头封装工艺将其成熟应用于百万高清系列产品中，使其更加高清小型化。

 

   　 高清镜头的优势

 

    　相比普通镜头，高清镜头的优势：一个标准的模拟摄像机镜头与百万像素镜头的成像效果有很大的差异。在实际应用中，如车牌识别、人脸识别都采用高像素镜头，从而获得高分辨率图像并呈现一些必要的细节。

　　

   　 以交通监控为例，利用百万像素高清摄像机，不仅可以捕捉到车牌信息，甚至司机的面貌形态也能够看得一清二楚。一旦发生肇事逃逸事件，高清图像能够帮助警察快速地锁定嫌疑人。此外，高清晰探头还能覆盖更多的空间，可以代替多台传统的模拟摄像机。节省初次建设成本的同时还能够减少后续维护费用。

 

    　监控同样大小的场景时，高清镜头可以再次放大，获得更丰富的细节。高清镜头可以配合IP摄像机，进行丰富的处理，比如面部识别、瞳孔识别、车牌识别。

 

    　高清监控具有高清晰、高分辨率等特点，还可以在各种光线不足的环境下保证动态图像质量，为智能视频分析提供了技术保障，可以实现高质量的安防监控。

 

    　镜头的发展瓶颈

 

    　随着高清监控的快速发展，监控镜头面临的最大技术瓶颈是非球面镜片的引入。对于监控镜头而言，非球面镜头的边缘清晰度起着重要的作用。非球面镜片可以有效补充边缘的光，在很大程度上可以避免或弱化边缘模糊的现象。为提升非球面镜片的边缘效果，玻璃必须仔细研磨，由于镜头玻璃的特殊性，其磨削技术仍然是技术难点，这是目前监控镜头面临的最大问题。在市场上，很少能看到在大规模生产的非球面镜头，其原因就在于打磨玻璃球面既有较高的技术难度，且代价高昂，当然这也是非球面镜片一个引人注目的技术指标之一。

 

    　通常，我们可以用分辨率和边缘清晰度来区分百万像素镜头和普通模拟镜头。对于监控镜头技术而言，利用非球面透镜，除了中央清晰外，边缘也保持较高的分辨率，而这些是因为采用了精密的非球面镜头的光学设计和超低色散镜片。

 

    　镜头的未来走向

 

    　镜头的未来走向笔者认为或有如下几方面：

 

    　1.4K的显示与传输对1000万像素的镜头有新的要求;

 

    　2.大光圈、低照度CMOS对镜头的需求;

 

    　3.监控镜头会有越来越多的订制化、个性化;

 

    　4.手机行业需求像面尺寸大的CMOS，安防行业需求的CMOS靶面尺寸同样在变大，1"、4/3"像面尺寸的产品逐渐增多，这都需要有相应的镜头与之匹配。