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電動變焦鏡頭 高空嘹望的守護者

時間:2008-09-05 來源:羅強 作者:張天天 點擊:

    定位高端的電動變焦鏡頭,一直以瞠目的價格讓眾多工程商望而卻步,從而也導致了人們對電動變焦鏡頭諸多概念的模糊。本文就為您揭開層層紗幔,讓您將電動變焦鏡頭看個真切。

    近年來,伴隨著森林防火、海事管理、港口、油田等行業對安防需求的日益增加,應用在室外的電動變焦鏡頭由于能滿足遠距離監控的需求,在業內也越來越受到關注。同時,受到“平安城市”、奧運會等重大項目的影響,使得大變倍長焦的電動變焦鏡頭在市場上的表現異常突出。

解析電動變焦鏡頭
    據筆者在采訪中了解到,所謂電動變焦鏡頭,主要是指采用C/CS接口,與普通槍型攝像機配套使用,其變焦、聚焦以及光圈驅動電機等可以通過后端控制器進行手動遠程控制的CCTV鏡頭。一般來說,電動變焦鏡頭的變焦倍數都比較大,常用的有6倍、7倍、10倍的鏡頭,焦距(注:本文所提的焦距皆為望遠端焦距)大多在100mm以下,還有15倍、16倍、20倍、22倍等中倍數的,焦距大多在100mm-300mm之間,再往上還有30倍、33倍、50倍、100倍,一般焦距都在300mm以上的,有些甚至可以達到或超過1000mm,特別適合超遠距離監控。上海聚勵電子科技有限公司副總經理馬佳慶就談到,電動變焦鏡頭與手動變焦鏡頭不同,由于其焦距可以通過后端人為進行改變,所以對于場景中的重點部分可以拉近放大進行觀察,監控效果非常不錯。

    電動變焦鏡頭由于在遠距離監控中有非常不錯的效果,其在高速公路、河道、城市治安、森林防火、警區、海事管理、油田、工廠等領域都有廣泛應用。深圳市科安信實業有限公司銷售部經理王剛就表示,在高速公路上,現在一般的球機只有120毫米,適合監看1公里內的監控場景,而通過使用電動變焦鏡頭,在幾公里內都能看清車輛,因此能減少投資成本。不過目前在高速公路上對焦距的要求并不太高,一般200-300毫米的電動變焦鏡頭便可以,而在海事管理領域,有的就用到了750毫米及以上的鏡頭。

    深圳紫光積陽科技有限公司總經理張國強也表示,在各個應用領域,對產品的要求主要是在成本控制的基礎上,在微觀上進行相應的局部調整。而在實際應用中,影響電動變焦鏡頭的還是電動聚焦的問題,由于采用多點控制,視角比較窄,從而影響了圖像的清晰度。為此,各個廠家也都采用了不同的技術進行彌補,如采用長焦鏡頭+夜視+同步成像+自動跟蹤,通過多種技術的融合,來解決聚焦的問題。

技術篇:多種技術助力電動變焦鏡頭
    據了解,目前電動變焦鏡頭的高端技術和產品大多掌握在日本廠商手中。中國也有部分廠商生產電動變焦鏡頭,但基本上都是由原來的軍工企業或者是光學研究所轉行過來的,盡管有很好的設計,但由于受到產品原材料、關鍵技術等多方面的影響,能夠生產出成品的較少,即使能生產成品其效果也與日系鏡頭有一定的差距。

    上海聚勵電子馬佳慶就表示,電動變焦鏡頭的開發需要有非常深厚的光學技術為基礎,同時需要投入大量的研發資金,而且在開發過程中需要解決縱向色差、聚焦不實等諸多問題,因此目前市場上具有豐富電動變焦鏡頭產品線的廠商非常的少,且價格也相當的昂貴。據了解,目前市場上應用較多的電動變焦鏡頭品牌主要有FUJINON(富士能)、TOKINA(圖麗)、KOWA、pentax(賓得)、computar等,而國內生產電動變焦鏡頭的廠家主要有長春佶達、福光等。而各個廠家為了增加自己的競爭實力,也都推出了各自的代表性技術以占領更多的市場份額,如KOWA的ED(Extra-low Dispersion)鏡片、3-CAM技術、透霧功能,TOKINA的SD(Super Low Dispersion)超低色散技術、可自動聚焦技術,FUJINON的透霧功能等。

ED鏡片、SD技術解決色散問題
    大多鏡頭廠家都表示,隨著鏡頭的設計越來越復雜,設計工程師不可避免地要和“色散”打交道。據了解,光學玻璃所產生的影像色彩分散現象是指聚焦中心部分會出現同心圓狀的色散現象,即在聚焦影像的周圍形成異色光斑,并從中心部分逐漸向邊緣部分擴大,鏡頭的焦距越長,色散也就越明顯,而這種色散現象對于長焦的電動變焦鏡頭的影響也就愈加明顯。

     為了解決色散給成像帶來的負面影響,各大鏡頭廠家的研發人員對各種鏡片材質進行實驗,以找出好的解決方案。據了解,目前在技術上比較好的解決方式主要是采用ED超低色散鏡片和SD超低色散技術。科安信王剛談到,普通望遠鏡頭無法擺脫色散的困擾,在物體的邊緣會出現色滲現象,而采用ED超低色散鏡片則能較好地解決這一難題。ED鏡片從20世紀70年代便已經產生了,其可以減少色差,并確保各類波長的光線實際聚焦于同一點,使其具有相同的折射率,滿足進光的需求,因此會產生明暗對比強烈但幾乎沒有顏色失真的影像。

    上海聚勵劉郭艷也表示,當標準光學玻璃被用在長焦鏡頭時,會產生色差現象,在鏡頭里,它很不明顯,但是仍然產生焦外微小的色散,類似光學噪聲,對畫面有負面的影響。為了消除色差,圖麗應用了有超低色散(SD)特性的特殊玻璃材料,能在很大程度上降低由色差造成的二次光譜和光學噪聲。

自動聚焦,自帶預置位
    由于電動變焦鏡頭主要應用于長距離監控,而且大多都是10倍以上的變焦倍數,因此需要頻繁地使用變焦功能,這樣就很容易發生畫面聚焦滯后的現象,而如何較好地完成自動聚焦,則顯得相當重要。據了解,自動聚焦技術實現的過程就是在攝像機上的視頻信號輸出端由一個三通接出兩路視頻信號,一路反饋給自動聚焦鏡頭,鏡頭會自動判斷主物面的位置,并根據其在攝像機圖像傳感器上聚焦情況自動調整鏡頭的聚焦馬達,改變聚焦后的視頻信號又反饋給鏡頭,這樣往復三次,基本上就可以聚焦清晰,這時的視頻信號反映到監視器上,即可成清晰的圖像。

    上海聚勵馬佳慶談到,目前自動聚焦技術上有兩大難點,一是在復雜場景下鏡頭如何判斷主要的監控對象并聚焦清晰,二是遠距離場景下如何實現清晰聚焦,這些難題成了大多數鏡頭廠商開發自動聚焦鏡頭的瓶頸。自動聚焦鏡頭適配的一般為1/3英寸或者1/2英寸的圖像傳感器,其鏡頭的特征主要在于長焦,而通過鏡頭里的AF基板能直接把視頻信號輸入到后端,達到自動聚焦的功能,但目前做得比較好的自動聚焦廠家只是少數。
(中國集群通信網 | 責任編輯:陳曉亮)

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