浅谈监控摄像机镜头国产化之路

2015-04-22 19:40:22来源: 安防知识网
    海康威视镜头品牌起步于2010年,此时正值全球安防行业迅速发展,代表“中国制造”等中国厂家在市场竞争中攻城拔寨,对监控镜头的需求不断扩大,催生了这一定位于中高端的监控镜头品牌。

  凭借对市场需求的精准把握和对性能、品质的不懈追求,短短的4年多时间内,海康威视镜头品牌经历了从标清到高清,从普通到红外,从定焦到变焦,从小靶面到大靶面的发展历程。目前公司的镜头产品已经涵盖了1/2.7”高清红外变焦,1/1.8”高清红外变焦,1/3”标清和ITS高清等多个大的系列。

  经过三十多年发展,中国安防行业已形成一个产业规模近5000亿成熟产业链,并持续快速增长。这也使得监控镜头国产化这条路,变得迫切和不断加速。尤其是近几年,日本数码行业萎缩,而国内光学制造业的不断升级,国产镜头品牌正在逐步实现对日系镜头品牌的突围,甚至是超越。

  超高清镜头

  监控摄像机输出图形的清晰度如何,不仅取决于感光芯片像素大小、ISP技术及图像处理技术等,镜头的解像力也十分关键。靶面一定时,镜头的像素数越大,其解像力越高,更有利于满足用户在细节图像上的需求。

  在2014年北京安防展上,各个安防企业纷纷亮出了4K摄像机新品。4K技术出现之前,主流监控镜头像素为六百万以内,4K技术的出现,对镜头的解像力提出了更高的要求,4K镜头的设计、制造难度都会增大许多,对于日系镜头厂商,目前也只有寥寥几家推出了4K镜头。但4K镜头并非只有日系厂商能做到,随着国内光学制造技术水平的进步,国内一流镜头厂商已经具备设计、制造4K镜头的能力。

  海康威视于2014年10月就发布了一款大靶面(1/1.7英寸)4K镜头,这款镜头支持1200万像素,能提供超清晰的图像细节,同时达到165度超广视角,很适合于广场、道路等场景的监控需求。

  超低照度镜头

  随着安防监控日趋高清化、网络化,摄像机的应用范围也越来越广泛,很多监控条件差、光线昏暗的地方也要求安装功能多样的摄像机,尤其是低照度摄像机,以满足全天候24小时监控的需求。摄像机低照度性能的提升,大光圈镜头是关键技术之一。

  你也许会问,什么是大光圈镜头?为什么大光圈镜头能够提升摄像机低照度效果呢?

  镜头所起到的作用是采集被摄物体发出的光线,并将其会聚到摄像机感光芯片上,从而使景物成像。因此镜头采集进来光线的多寡直接决定了摄像机图像的亮度和清晰度。衡量镜头采集光线能力的参数,我们称之为镜头的光圈F值,F值=f(镜头的焦距)/D(镜头的有效口径),F值越小,表示镜头采集光线的能力越强,反之镜头采集光线的能力越弱。常见监控镜头的F值一般大于或等于1.4,当F值小于或等于1.2时,便可称之大光圈镜头了。

  正所谓“工欲善其事,必先利其器”,海康威视于2014年11月发布一款超大光圈变焦镜头!

  这款镜头仅从参数来看,就足够震撼,至少是目前日系品牌镜头也找不到的。首先这款镜头采用超大光圈技术,光圈F数达到0.95,对数值不是很敏感的非专业朋友也许要问,光圈F数0.95是个什么概念?这样说吧,在同等条件下,相比光圈数F1.4的普通镜头,这款镜头通光量增加一倍多!(计算公式1.42/0.952=2.17)。将其与日系某品牌12.5~50mm焦距,光圈 F1.5的镜头对比,在相近焦距下拍摄黑暗场景,这款镜头的图像亮度要亮很多。

  同时此款镜头采用恒定光圈技术,在全焦段任意焦距下使用时,镜头的最大光圈值都是0.95,这点也是目前日系品牌镜头没有的。普通的变焦镜头,光圈值会随着焦距增大而变大,例如某镜头厂家7~22mm的变焦镜头,7mm焦距时光圈值为1.6,而22mm焦距光圈值为3.2。

  高精密加工工艺

  监控镜头本身是一种高精密光学器件,镜片及结构件的加工误差在几微米时,就有可能造成镜头整体品质的明显下降,因此镜头的良好品质需要高精密的加工工艺支撑。

  早期国内镜头生产厂家,由于加工设备、工艺技术水平等均落后于日系厂家,很多关键工艺技术无法稳定实现,这也制约着国内监控镜头整体品质的提升。但近些年来随着中国安防厂家在国内外市场的异军突起,光学制造商也抓住了这次机会并迎头赶上,生产制造水平有了很大的提升,一些高精密加工工艺不再是日系镜头厂家所独有,国内镜头厂家也可以实现,而且可以做的更好。

  比如下面这些高精密加工工艺,都已被品牌镜头应用:

  模压玻璃非球面技术:镜片表面不再是简单球面,而是按设计值模压而成的非球面;一片非球面镜片可以顶替多片球面镜片,减小镜头体积的同时,更好地校正的镜头像差。

  精密变焦凸轮设计技术:如果凸轮的精度不佳,镜头在变焦和聚焦的过程中,会出现透镜光轴的偏移或者倾斜,导致成像质量的严重下降。精密变焦凸轮设计技术,能保证良好的凸轮制造精度,确保变焦和聚焦过程中的成像质量,同时也保证了顺滑而不失阻尼感的调节手感。

  多层宽带增透镀膜技术:该技术可以将玻璃和空气界面的可见光反射率抑制到0.5%以内(一般镀膜技术为5%),同时将红外光的反射率降至约1%,从而减少了摄像机图像上不必要的杂散光和鬼像,有效提高画面的通透性。

  超低色散光学玻璃技术:尽可能地使红、绿、蓝光的聚焦面一致,最大程度降低色散,呈现高清画面。

  不断专业、高端的外观

  如果说光学性能是一颗监控镜头的“内在”属性,那么外观便是其“外在”属性。高端镜头与低端镜头的区别不仅在于“内在”属性的卓越,如高解像力、大光圈、大倍率等,“外在”属性也往往体现出差异。早期,国产品牌镜头由于性能较低,往往走的是低端路线,因此外观上也不是特别注重。现在国产品牌高端系列镜头“内在”已基本赶上日系,自然“外在”也越来越有档次,外观上丝毫不逊于日系品牌镜头。

  如海康威视品牌CS/C镜头,一直在努力营造自己的独特风格和外观:在定义每一款新产品之时,都会注意将科技元素融入到外观设计中,强调简洁、大气的设计风格,力求展现企业的文化和形象,突出产品的现代感和专业感。其中,高清变焦CS镜头系列采用黑色亚光塑料外壳设计,圆柱形镜筒搭配直纹式调焦和聚焦环,精密的模具制造工艺使得变焦和调焦的手感顺畅而不失平稳,而且保证了外观上严丝合缝,浑然天成的视觉效果。ITS高清镜头采用金属外壳,主体部分为铝合金加表面亚光氧化发黑,同时细目喷砂处理以保证细腻润泽的质感;相机接环则使用简洁明快的镀铬铝合金,黑白搭配凸显科技感和现代感;聚焦环和光圈调节环直纹设计,美观大方而又方便调节和锁紧。

  稳定性、可靠性

  由于摄像机使用环境越来越多样化,这也对镜头的稳定性和可靠性提出了很高要求。相比于消费类电子产品的镜头,监控镜头面对的应用环境要恶劣得多,这也导致许多传统光学行业的厂家在进入安防领域后,呈现水土不服的症状,其产品无法胜任多种气候条件下长期稳定工作的要求,这也是日系镜头比早期国产镜头优秀的品质之一。

  海康威视依据多年的镜头设计、开发经验,将可靠性的设计理念,融入在镜头上,如采用了温度补偿光学设计技术、耐振动结构设计技术等。镜头产品在正式发布之前,均需通过严苛的环境模拟测试,能够保证在各种环境下成像同样清晰锐利。镜头的稳定性、可靠性不输日系镜头。

  打造中国镜头品牌效应

  工作有时候会和客户打交道,有些客户可能受以往品牌的影响,一直觉得日系监控镜头要比国产的好很多,因此愿意忍受高价去买日系镜头,而后来用过像海康威视等国产镜头后,才发现有些国产镜头其实也不错,效果不一定比日系镜头差,并且性价比往往比日系镜头高很多。对国产镜头信心不足,我相信这也是很多人的误区,之所以会这样,可能与国产监控镜头仍缺少足够的品牌效应有关。毕竟经过几十年技术沉淀,和背后受本国发达的光学产业支撑,日系监控镜头在全球范围内积累的较好的品牌效应。

  品牌效应,这是目前国产镜头品牌缺少的,也是必须要做的,不能再一味地走低端、低价路线。中国监控镜头厂商在做好镜头产品的同时,努力打造中国自主品牌,由“制造”向“创造”转型,才能在监控镜头国产化道路上越走越深,“中国品牌”也才会越来越响亮。

  笔者体会

  笔者认为,国内光学产业起步并不比日本晚很多年,但缺乏产业引导和规范,国内光学产业现状仍落后于日本很多,正真做到摄像机监控镜头国产化,还有很多工作要做。如果只为买到日系高精密加工检测设备,或者处理芯片就满足了,那么中国光学产业仍会被日本牵着鼻子走。只有真正掌握核心技术,能够自主“创造”,才是摄像机镜头乃至光学产业国产化的根本。对于镜头研发,我想可能最需要的是“认真”两个字。

关键字:摄像机

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/2015/0422/article_8351.html
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