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电动变焦镜头 高空嘹望的守护者

时间:2008-09-05 来源:罗强 作者:张天天 点击:

    定位高端的电动变焦镜头,一直以瞠目的价格让众多工程商望而却步,从而也导致了人们对电动变焦镜头诸多概念的模糊。本文就为您揭开层层纱幔,让您将电动变焦镜头看个真切。

    近年来,伴随着森林防火、海事管理、港口、油田等行业对安防需求的日益增加,应用在室外的电动变焦镜头由于能满足远距离监控的需求,在业内也越来越受到关注。同时,受到“平安城市”、奥运会等重大项目的影响,使得大变倍长焦的电动变焦镜头在市场上的表现异常突出。

解析电动变焦镜头
    据笔者在采访中了解到,所谓电动变焦镜头,主要是指采用C/CS接口,与普通枪型摄像机配套使用,其变焦、聚焦以及光圈驱动电机等可以通过后端控制器进行手动远程控制的CCTV镜头。一般来说,电动变焦镜头的变焦倍数都比较大,常用的有6倍、7倍、10倍的镜头,焦距(注:本文所提的焦距皆为望远端焦距)大多在100mm以下,还有15倍、16倍、20倍、22倍等中倍数的,焦距大多在100mm-300mm之间,再往上还有30倍、33倍、50倍、100倍,一般焦距都在300mm以上的,有些甚至可以达到或超过1000mm,特别适合超远距离监控。上海聚励电子科技有限公司副总经理马佳庆就谈到,电动变焦镜头与手动变焦镜头不同,由于其焦距可以通过后端人为进行改变,所以对于场景中的重点部分可以拉近放大进行观察,监控效果非常不错。

    电动变焦镜头由于在远距离监控中有非常不错的效果,其在高速公路、河道、城市治安、森林防火、警区、海事管理、油田、工厂等领域都有广泛应用。深圳市科安信实业有限公司销售部经理王刚就表示,在高速公路上,现在一般的球机只有120毫米,适合监看1公里内的监控场景,而通过使用电动变焦镜头,在几公里内都能看清车辆,因此能减少投资成本。不过目前在高速公路上对焦距的要求并不太高,一般200-300毫米的电动变焦镜头便可以,而在海事管理领域,有的就用到了750毫米及以上的镜头。

    深圳紫光积阳科技有限公司总经理张国强也表示,在各个应用领域,对产品的要求主要是在成本控制的基础上,在微观上进行相应的局部调整。而在实际应用中,影响电动变焦镜头的还是电动聚焦的问题,由于采用多点控制,视角比较窄,从而影响了图像的清晰度。为此,各个厂家也都采用了不同的技术进行弥补,如采用长焦镜头+夜视+同步成像+自动跟踪,通过多种技术的融合,来解决聚焦的问题。

技术篇:多种技术助力电动变焦镜头
    据了解,目前电动变焦镜头的高端技术和产品大多掌握在日本厂商手中。中国也有部分厂商生产电动变焦镜头,但基本上都是由原来的军工企业或者是光学研究所转行过来的,尽管有很好的设计,但由于受到产品原材料、关键技术等多方面的影响,能够生产出成品的较少,即使能生产成品其效果也与日系镜头有一定的差距。

    上海聚励电子马佳庆就表示,电动变焦镜头的开发需要有非常深厚的光学技术为基础,同时需要投入大量的研发资金,而且在开发过程中需要解决纵向色差、聚焦不实等诸多问题,因此目前市场上具有丰富电动变焦镜头产品线的厂商非常的少,且价格也相当的昂贵。据了解,目前市场上应用较多的电动变焦镜头品牌主要有FUJINON(富士能)、TOKINA(图丽)、KOWA、pentax(宾得)、computar等,而国内生产电动变焦镜头的厂家主要有长春佶达、福光等。而各个厂家为了增加自己的竞争实力,也都推出了各自的代表性技术以占领更多的市场份额,如KOWA的ED(Extra-low Dispersion)镜片、3-CAM技术、透雾功能,TOKINA的SD(Super Low Dispersion)超低色散技术、可自动聚焦技术,FUJINON的透雾功能等。

ED镜片、SD技术解决色散问题
    大多镜头厂家都表示,随着镜头的设计越来越复杂,设计工程师不可避免地要和“色散”打交道。据了解,光学玻璃所产生的影像色彩分散现象是指聚焦中心部分会出现同心圆状的色散现象,即在聚焦影像的周围形成异色光斑,并从中心部分逐渐向边缘部分扩大,镜头的焦距越长,色散也就越明显,而这种色散现象对于长焦的电动变焦镜头的影响也就愈加明显。

     为了解决色散给成像带来的负面影响,各大镜头厂家的研发人员对各种镜片材质进行实验,以找出好的解决方案。据了解,目前在技术上比较好的解决方式主要是采用ED超低色散镜片和SD超低色散技术。科安信王刚谈到,普通望远镜头无法摆脱色散的困扰,在物体的边缘会出现色渗现象,而采用ED超低色散镜片则能较好地解决这一难题。ED镜片从20世纪70年代便已经产生了,其可以减少色差,并确保各类波长的光线实际聚焦于同一点,使其具有相同的折射率,满足进光的需求,因此会产生明暗对比强烈但几乎没有颜色失真的影像。

    上海聚励刘郭艳也表示,当标准光学玻璃被用在长焦镜头时,会产生色差现象,在镜头里,它很不明显,但是仍然产生焦外微小的色散,类似光学噪声,对画面有负面的影响。为了消除色差,图丽应用了有超低色散(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谱和光学噪声。

自动聚焦,自带预置位
    由于电动变焦镜头主要应用于长距离监控,而且大多都是10倍以上的变焦倍数,因此需要频繁地使用变焦功能,这样就很容易发生画面聚焦滞后的现象,而如何较好地完成自动聚焦,则显得相当重要。据了解,自动聚焦技术实现的过程就是在摄像机上的视频信号输出端由一个三通接出两路视频信号,一路反馈给自动聚焦镜头,镜头会自动判断主物面的位置,并根据其在摄像机图像传感器上聚焦情况自动调整镜头的聚焦马达,改变聚焦后的视频信号又反馈给镜头,这样往复三次,基本上就可以聚焦清晰,这时的视频信号反映到监视器上,即可成清晰的图像。

    上海聚励马佳庆谈到,目前自动聚焦技术上有两大难点,一是在复杂场景下镜头如何判断主要的监控对象并聚焦清晰,二是远距离场景下如何实现清晰聚焦,这些难题成了大多数镜头厂商开发自动聚焦镜头的瓶颈。自动聚焦镜头适配的一般为1/3英寸或者1/2英寸的图像传感器,其镜头的特征主要在于长焦,而通过镜头里的AF基板能直接把视频信号输入到后端,达到自动聚焦的功能,但目前做得比较好的自动聚焦厂家只是少数。
(中国集群通信网 | 责任编辑:陈晓亮)

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