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貌似被遗忘的光学镜头 今年有哪些黑科技?

智能安防时代,摄像机不断向“黑光”、“超星光”、大广角、多镜头等技术发展,作为监控设备最前端核心部件的存在,光学镜头技术也开始朝着智能化方向演进。
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  传统安防时期,光学镜头作为摄像机、球机等视频监控系统前端视频信息采集入口的核心部件,其信息采集质量的优劣直接影响后端的信息识别和处理效果。因此,光学镜头一直是监控摄像机的技术担当。而近年来,随着人工智能应用的逐渐深入,AI芯片、传感器芯片、深度学习、智能算法等新技术渐起,曾经锋芒毕露的光学镜头技术貌似被业界遗忘。

  实际上,经过百年发展,光学镜头发展已经十分成熟,而智能安防时代,摄像机不断向“黑光”、“超星光”、大广角、多镜头等技术发展,作为监控设备最前端核心部件的存在,光学镜头技术也开始朝着智能化方向演进。2019年安博会上,从各大光学镜头厂商展出的新产品来看光字镜头的最新技术变革!

  介质和光圈方面的技术演进

  摄像机光学镜头分为塑胶、玻璃或晶体等不同介质的光学零件,早期,由于塑胶镜片成像质量比较差,当时大多数厂商生产的光学镜头一般采用成本较高的玻璃镜片。不过,随着技术的不断进步,塑胶成像能力得到大力的提升,加上塑胶成本大大低于玻璃镜片,因此,很长一段时期,塑胶镜片成为各大厂商追求的材质。

  从当前来看,由于前端监控设备的智能化升级需求,光学镜头已经开始再次采用玻璃非球面技术,这种介质使摄像机即使在极度黑暗的环境中,仍能输出彩色画面。不过由于价格仍然相对较贵,因此主流光学镜头仍然是采用塑胶非球面介质以及玻胶混合非球面介质。

  在镜头光圈方面,对于安防监控镜头来说,光圈越大,一般意味着夜间成像质量越佳。不过根据展台相关技术人员介绍,光圈设计需要和镜头焦距相搭配,才能发挥镜头成像的最佳效果。当前主流厂商在镜头光圈设计方面,已从F2.4光圈、2.0光圈镜头、1.6光圈镜头,演化到今年的最大光圈F1.0。

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  宇瞳光学展台

  宇瞳在2019年安博会展出的新产品YT10068/YT10069,采用F1.0大光圈设计,为下游客户开发低照星光或全彩产品提供出色的光学支持。从以上展示图片可以看出,同低照度条件下,F1.0拍摄的图片明显比其他光圈更清晰、更明亮。

  此外,宇瞳这两款新产品在接口上也进行了技术升级。之前行业超星光镜头多采用M16接口,体型较大,客户开发相关产品需要有针对性进行结构调整。而此次展出的新品采用行业通用M12接口,通配性大大提高,减少了客户的开发成本和周期。另外,宇瞳新品YT10068/YT10069光学镜头采用玻璃非球面,而且优化镜片结构,实现小型化设计,由玻塑混合镜片构成,有效降低像差,提高产品性能。

  同样,凤凰光学、腾龙等光学镜头厂商展台也推出F1.0光圈设计镜头,不过,相比宇瞳光学和凤凰光学展台的高调宣传,腾龙等外资厂商则明显低调不少,仍然是主打光学防抖以及超高清、大广角光学镜头。据腾龙展台人员透露,腾龙F1.0光圈镜头早在很多年前就有推出,并不是近两年才出来的新光圈设计产品。

  低照全彩、4K高清镜头来袭

  近年来,为了更好的满足视频监控和视频智能分析的需求,低照度全彩、大广角全景、多镜头等摄像机开始成为主流厂商追捧的对象,例如海康、华为、科达等企业都开始大推低照度全彩系列产品,而光学镜头也正朝着这个方向演进。

  2019安博会上,国内光学镜头厂商凤凰光学和宇瞳光学展台,低照度全彩已经成为展台最大亮点。宇瞳光学更是携超星光镜头系列、4K镜头系列、一体机镜头系列新品盛装亮相,切合时下流行的AI、高清主旋律。

宇瞳2.jpg

  宇瞳光学展台

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  凤凰光学展台

  根据凤凰光学展台相关人员介绍,凤凰光学黑光全彩镜头特点是大光圈、低照度、在色彩还原、细节显示及微光环境下表现出众,同时无需任何红外线辅助光源就可以显示清晰的彩色图像。展台实测,F1.0全彩黑光镜对相对于F2.0红外常规镜头,在同一低照度条件下,总体色彩还原度高,噪点少,效果更好。同时,同微光场景下,F1.0和F2.0全彩实拍对比,F1.0星光镜头夜间场景更加明亮。

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  腾龙展台

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  富士展台

  相对来讲,外资厂商在低照度全彩方面没有做任何宣传。据腾龙展台相关人员介绍,所谓的低照度全彩成像效果主要是由传感器芯片决定的,光学镜头则主要负责滤光、透光率以及正畸任务。

  总结:

  总体上来看,低照度全彩主要涉及到传感器芯片、光圈设计和光学镜头介质。摄像机感光元件的分辨率和镜头的解像力正好匹配,光圈大小也根据焦距进行相应的设计,才能最大化发挥摄像机低照度全彩影像质量。其中,光学镜头应可能满足成像清晰、透光率强、像面照度分布均匀、图像畸变小、光圈可调等要求。而传感器主要是担负进光量,未来将朝着更高感度、更高信噪比、更高灵敏度、更优异低光照性能方面不断提升,以适应超高清、低照度全彩、超广角的视频监控应用对监控系统本身的硬件系统整体性能提出更高的要求。

  根据展台人员介绍,当前光学镜头是跟着传感器芯片进行技术演进,未来,光学镜头将和传感芯片协同发展,以更好的满足具体场景应用。当前来看,传感器芯片正在将计算力和图像增强算法进行集成封装,以大大提升前端整个机器视觉系统的效率和性能,这无疑摄像机成像技术发展的大趋势。


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