時(shí)間：2016年01月29日 瀏覽數(shù)：
隨著前些年開始流行的HDCVI技術(shù)與高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)IPC的發(fā)展，前端攝像頭從初的標(biāo)清逐步向高清、超高清發(fā)展，不僅像素方面有了突破性進(jìn)展，鏡頭的成像品質(zhì)也開始備受關(guān)注。而今265高效率壓縮編解碼技術(shù)的問世，讓當(dāng)初可望而不可及的4K高清畫幅得以實(shí)現(xiàn)并不斷成熟，這一傳輸技術(shù)上的重大突破，擊碎了攝像機(jī)高清成像的平靜，與此同時(shí)也再一次為攝像機(jī)前端的鏡頭提供了一個(gè)極其廣闊的發(fā)展環(huán)境，此期間，大批量的超高清、高品質(zhì)鏡頭如雨后春筍般涌現(xiàn)出市場，工業(yè)安防攝像頭的像素與成像質(zhì)量正在直逼民用單反攝像頭。
安防攝像機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)是典型的傳統(tǒng)成像光學(xué)系統(tǒng)，主要有光電傳感器 (Image Sensor)、鏡頭(Lens)和調(diào)焦機(jī)構(gòu)組成，外界光線通過鏡頭的接收傳遞到Sensor表面，光信號(hào)經(jīng)Sensor轉(zhuǎn)變成電信號(hào)傳遞到后端處理，終體現(xiàn)在顯示器中。故鏡頭作為攝像機(jī)的前端，其接收到的外界光線是攝像機(jī)收到的第一手信息，可見鏡頭在攝像機(jī)中所扮演角色的重要性。
一、帶動(dòng)式發(fā)展
鏡頭作為攝像機(jī)的前端，其重要性不必贅述。265高效壓縮解碼技術(shù)與4K高清成像技術(shù)擊碎了新一階段的超高清成像的瓶頸，超高清成像的大門與之開啟的同時(shí)也為安防攝像機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)提出了更高的新需求;4/3 inch大靶面Image Sensor搭載1200萬像素強(qiáng)勢上市，預(yù)示著安防鏡頭的市場即將更新?lián)Q代。
1. 高清畫幅、超高像素。
隨著大靶面Sensor時(shí)代的到來，超高像素的概念也被提升了一個(gè)檔次，4/3inch有效成像面搭載1200萬像素Image Sensor已經(jīng)廣泛應(yīng)用到智能交通、平安城市等重要領(lǐng)域項(xiàng)目中;265高效壓縮編碼技術(shù)也在不斷的考驗(yàn)中日劇成熟;而4K成像技術(shù)也給市場及用戶帶來了長久期待之外的驚艷效果。上述傳輸、成像技術(shù)的突破與大靶面Sensor的問世無形中也對(duì)鏡頭提出了高分辨率的需求。分辨率是指鏡頭再現(xiàn)被攝景物細(xì)節(jié)的能力，分辨率越高，畫面越清晰細(xì)膩;反差是指再現(xiàn)被攝景物的反差細(xì)節(jié)、明暗層次的能力，反差越高，畫面景物輪廓鮮明、邊緣銳利、層次豐富、質(zhì)感強(qiáng)烈、影調(diào)明朗。分辨率高而反差低的鏡頭，影像輪廓不清晰，反差灰暗，影調(diào)平淡，給人感覺反而不清晰。
2. 大Pixel、低噪聲
高清畫幅的大靶面不僅為我們帶來了高像素的畫質(zhì)體驗(yàn)，其更重要的一點(diǎn)
是大靶面Sensor為每一個(gè)像素點(diǎn)提供了更大的空間;相對(duì)于之前的小Pixel Size Sensor，大Pixel所能接收到的光線更加充足，各個(gè)波段的光均能夠較多的傳遞到Pixel上來，是畫面色彩更加飽滿;不僅如此，大Pixel的大空間給了Sensor生產(chǎn)工藝升級(jí)的寶貴機(jī)會(huì)，加之大Pixel所接收到有效光線增多，Sensor的信噪比會(huì)大幅度提升，這也為前端采圖提供了有力的保駕護(hù)航。
3. 大光圈、可變光圈
如今安防監(jiān)控日趨高清化、網(wǎng)絡(luò)化，安防攝像機(jī)的應(yīng)用也越來越廣泛，很多監(jiān)控條件差、光線昏暗且變化無常的地方需要安裝功能多樣的攝像機(jī)，尤其是需求滿足全天候24小時(shí)監(jiān)控的環(huán)境條件。對(duì)于夜晚等超低照度環(huán)境，如果鏡頭采集光線不夠，會(huì)導(dǎo)致畫面昏暗甚至全黑的情況，嚴(yán)重影響清晰度。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。
如遇光線經(jīng)常變化的環(huán)境，如車庫門口的車牌識(shí)別攝像頭經(jīng)常被來往的車燈照射，可以選擇可變光圈，根據(jù)外界光線環(huán)境不同隨時(shí)調(diào)整光圈大小，控制進(jìn)光量，故未來大光圈與新形勢的可變光圈依舊是鏡頭未來發(fā)展的延續(xù)方向。
4. 夜間監(jiān)控
目前安防監(jiān)控行業(yè)越來越重視夜間低照度或者零照度的監(jiān)控效果。目前較多的產(chǎn)品在低照度或者零照度環(huán)境下，需要依靠閃光燈補(bǔ)光進(jìn)行拍攝，而很多國家不允許使用閃光燈，所以更加要依靠大Pixel Sensor 和大光圈鏡頭以及后端圖像處理的支持。
同時(shí)，在保證日間像質(zhì)的前提下，可以利用紅外濾片功能，ED(低折射率高色散系數(shù))玻璃較好地校正色差，提高日夜成像的共焦能力和像質(zhì)。近年來，各大玻璃廠商也在竭力推廣ED玻璃。
5. 超廣角、大視場
安防行業(yè)正在向著高清化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展。其中大屏全景拼接
技術(shù)目前備受矚目，即將多個(gè)攝像機(jī)所拍攝到的畫面通過通過圖像算法的處理并進(jìn)行圖像拼接，使之成為一張圖片，以給人一種全景觀測的體驗(yàn)。在實(shí)際項(xiàng)目中規(guī)劃中攝像機(jī)所安放的位置、角度、個(gè)數(shù)直接影響全景成像的效果，綜合效果、算法與成本方面的考慮，使用大視場角的廣角鏡頭能夠相對(duì)比較輕松的實(shí)現(xiàn)使用較少攝像機(jī)進(jìn)行大畫幅監(jiān)控。不僅全景拼接技術(shù)，在一些視野開闊的廣場，廣角攝像機(jī)也能體現(xiàn)出它強(qiáng)大的優(yōu)勢，相對(duì)于普通攝像機(jī)，廣角攝像機(jī)能夠同一時(shí)間監(jiān)控更大區(qū)域。
廣角攝像頭的大弊端在于周邊視場畸變較大，導(dǎo)致拍攝圖像變形，且隨著視場角的增大，圖像變形愈加嚴(yán)重，不過目前后道圖像畸變矯正技術(shù)已經(jīng)比較成熟，圖像變形已經(jīng)無法限制廣角鏡頭的發(fā)展和應(yīng)用。
二、主動(dòng)式發(fā)展
除上述為滿足攝像機(jī)成像品質(zhì)需求外，鏡頭本身也是有著巨大的發(fā)展?jié)摿?span lang="EN-US">;
目前，亟待解決鏡片成型方面的生產(chǎn)工藝，如玻璃鏡片非球面的加工精度，以及鍍膜技術(shù)對(duì)雜散光的遏制效果等。一直以來鏡頭的更新?lián)Q代都是跟從攝像機(jī)或Image Sensor上的新技術(shù)而專門定制的，若鏡頭生產(chǎn)工藝在現(xiàn)有基礎(chǔ)上有所突破，不僅能夠減少攝像機(jī)或者Image Sensor的研發(fā)設(shè)計(jì)壓力，還有可能引領(lǐng)整個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)的發(fā)展。
1.高精度非球面鏡片的沿用
順應(yīng)電子市場發(fā)展趨勢，安防行業(yè)產(chǎn)品也會(huì)自然地趨于小型化發(fā)展，產(chǎn)品小型化在節(jié)省空間與外觀精美的同時(shí)必須保證產(chǎn)品原有的功能和品質(zhì)。
鏡頭的小型化首先要做的突破是鏡片的小型化，傳統(tǒng)的球面加工技術(shù)已經(jīng)無法滿足小尺寸鏡片實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有鏡頭光學(xué)效果需求，更新鏡片加工工藝，制作高精度非球面鏡片是鏡片加工工藝的發(fā)展趨勢。
非球面加工工藝可以校正球面像差，大幅度提高鏡頭的成像質(zhì)量。非球面塑料鏡片形狀是通過精確設(shè)計(jì)計(jì)算并由精密模具注塑而成，其精度超高，而玻璃非球面鏡片則是由精密的車床打磨完成，精度比注塑稍遜，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。
非球面鏡頭能使邊緣部分的光線與中央部分的光線都能穿過鏡片聚焦到同一個(gè)平面，從而能清晰有效地利用整個(gè)鏡片的表面，使整個(gè)鏡片都能正確聚焦，相對(duì)使有效通光口徑變大。有效通光口徑增大，就能讓更多的光線投射到Sensor感光面上，也相應(yīng)于增加了靈敏度。并且，因?yàn)橐黄乔蛎骁R片能頂替好幾片一組的球面鏡片，從而使攝像鏡頭的體積縮小、重量也減輕，又因光線經(jīng)過的鏡片少，因而使透光率大大增強(qiáng)，圖像畫面也變得細(xì)致明亮。非球面鏡片的另一重要特點(diǎn)是可以改善鏡片邊緣部分對(duì)光的折射率，使鏡頭的邊緣成像變好。而球面鏡片，尤其高倍率球面鏡頭，更容易出現(xiàn)球差和圖像失真，尤其光線在球面鏡頭邊緣過折射引起的桶形失真，將非球面鏡頭用于高倍率的變焦鏡頭時(shí)，由于非球面鏡頭將邊緣入射的光線按球面鏡頭失真的反方向進(jìn)行了修正，從而有效地消除了桶形失真。非球面的設(shè)計(jì)修正了影像不清，視界歪曲、視野狹小等不良現(xiàn)象，使成像更清晰、細(xì)膩，通常用于廣角和超廣角鏡頭中，適合廣場、停車場等大范圍監(jiān)控場所。
2.新型鍍膜技術(shù)的問世
鏡頭的透光率是指鏡頭鏡片的透光能力，主要決定因素是鍍膜技術(shù)。鏡頭鍍膜是利用真空蒸汽沉積技術(shù)在鏡頭上布置的一層極薄透明的膜，防反射的膜層能產(chǎn)生增透效果，透光率越高，透光量就越大，照度要求也就越低，在逆光攝影時(shí)，由于膜層影響，能使易產(chǎn)生的幻像和光暈降低到小程度，尤其是在夜間監(jiān)控條件下，照度的高低是一個(gè)夜間鏡頭品質(zhì)的決定因素。
鏡頭鍍膜是一般在鏡片加工拋光完成后進(jìn)行的重要生產(chǎn)流程，鏡片涂層的主要類型包括納米涂層、集成涂層、復(fù)合涂層和透明涂層，還有一些高性能涂層BBAR和高保真涂層，目前監(jiān)控鏡頭以BBAR跟納米涂層方式較多，其余大多用于DSC或單反相機(jī)鏡頭較多。鍍膜涂料依每個(gè)廠家的技術(shù)出現(xiàn)差異，所有監(jiān)控鏡頭涂層都不能保證完全一致，對(duì)此未來可能會(huì)出臺(tái)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)予以管控。
3.攝像一體機(jī)
隨著高精度注塑工藝的進(jìn)步與模具精度的升級(jí)，鏡頭攝像機(jī)一體化已經(jīng)逐漸成為監(jiān)控?cái)z像機(jī)的發(fā)展趨勢，鏡頭在趨于小型化的同時(shí)，要滿足鏡頭和攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)一體化，雖然這對(duì)鏡頭的組裝工藝會(huì)有很大影響，但一體機(jī)的快速聚焦功能和操控的靈活性會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過它繁瑣的生產(chǎn)工藝。
結(jié)語
在光學(xué)領(lǐng)域，人們對(duì)成像光學(xué)樂此不疲的期待永遠(yuǎn)在于圖像能否更加清晰，畫面能否更加細(xì)膩;相對(duì)于之前單反鏡頭、手機(jī)鏡頭的像素攀升歷史，加之現(xiàn)如今傳輸技術(shù)的突破與新一階段高清成像的需求，安防鏡頭作為監(jiān)控各個(gè)重要地區(qū)、重大事件的核心部件，必定沿著高清化趨勢一路走下去;與此同時(shí)，鏡頭市場競爭日趨白熱化，會(huì)迫使企業(yè)創(chuàng)新能力的增強(qiáng)。
（轉(zhuǎn)自中國安防行業(yè)網(wǎng)）
