近年來，用于室外監(jiān)控的電動(dòng)變焦鏡頭在市場(chǎng)上逐漸興起，但大多數(shù)工程商對(duì)其核心技術(shù)并不了解，本文就目前市場(chǎng)上熱門的3-CAM技術(shù)、透霧功能、ED超低色散鏡片等方面與您進(jìn)行詳細(xì)分析。
談到電動(dòng)變焦鏡頭，人們很容易就想到體積大、重量可觀的大家伙，以及與安裝的攝像機(jī)那種不協(xié)調(diào)的比例。電動(dòng)變焦鏡頭的發(fā)展，經(jīng)歷了短焦100mm以下——中焦300mm左右——長(zhǎng)焦700mm以上的過程，不論從市場(chǎng)還是技術(shù)方面都已經(jīng)逐漸成熟。由于市場(chǎng)和技術(shù)的發(fā)展，100mm以下的市場(chǎng)已經(jīng)被一體化攝像機(jī)壟斷，所以我們討論的重點(diǎn)放在中、長(zhǎng)焦系列的鏡頭上面。
隨著市場(chǎng)需求的不斷提高，電動(dòng)變焦鏡頭的焦距隨之不斷加長(zhǎng)。從100mm到200mm再到300mm逐漸發(fā)展而來，現(xiàn)在成熟的產(chǎn)品已經(jīng)做到了750mm。長(zhǎng)焦鏡頭的發(fā)展，使單點(diǎn)監(jiān)控的范圍由“米”為單位發(fā)展到以“公里”為單位成為可能。但是，鏡頭設(shè)計(jì)的復(fù)雜度也成倍上升，使得在短焦時(shí)無關(guān)緊要的問題被逐漸放大，同時(shí)，新的技術(shù)問題也接踵而來。如何在客戶需要和技術(shù)瓶頸中找到平衡，已成為了各家廠商思考的熱點(diǎn)問題。
電動(dòng)變焦鏡頭尤其是長(zhǎng)焦鏡頭，為了得到更好的監(jiān)控效果，一般會(huì)安裝在比較高的位置，這樣可以得到更好的視角。而且，很多產(chǎn)品是安裝在野外，天氣的大幅變化對(duì)設(shè)備在各種氣候下的適應(yīng)能力也有了更高的要求，這些都給維護(hù)帶來了麻煩。因此，有一個(gè)質(zhì)量穩(wěn)定可靠的產(chǎn)品才能減少維護(hù)成本，保證監(jiān)控的不間斷進(jìn)行。于是，有實(shí)力的廠商引進(jìn)了一些高端鏡頭行業(yè)采用的技術(shù)來提高產(chǎn)品性能。如3-CAM技術(shù)的應(yīng)用就是這種趨勢(shì)的代表。3-CAM技術(shù)的出現(xiàn)，徹底放棄了目前行業(yè)內(nèi)普遍采用的傳統(tǒng)的3軌道技術(shù)。
3-CAM技術(shù)的特點(diǎn)
1、解決了光學(xué)偏心
3軌道技術(shù)由于采用軌道的方式來保持變焦時(shí)鏡片在一條主軸上運(yùn)動(dòng)。這種技術(shù)在短焦鏡頭中應(yīng)用沒有什么問題，因?yàn)殓R片的相對(duì)位移比較短，目前的生產(chǎn)工藝可以基本保證鏡片在移動(dòng)時(shí)不偏離主軸。但在長(zhǎng)焦鏡頭中，尤其是在300mm以上的變焦鏡頭中，這種鏡片依靠軌道直線推進(jìn)的結(jié)構(gòu)可能會(huì)使鏡片在移動(dòng)過程中發(fā)生偏離主軸的情況。
由于3-CAM技術(shù)不需要軌道來定位鏡片，其鏡片移動(dòng)時(shí)采用螺旋推進(jìn)，即鏡片圍繞主軸旋轉(zhuǎn)前進(jìn)，所以不會(huì)發(fā)生偏心的情況。這種技術(shù)特別適合于制作長(zhǎng)焦、大變倍的鏡頭。
2、可延長(zhǎng)使用壽命
由于3-CAM技術(shù)是利用鏡片邊緣的“銷”結(jié)構(gòu)在一個(gè)經(jīng)過嚴(yán)密設(shè)計(jì)的光滑的弧形滑道上運(yùn)動(dòng)，不會(huì)有任何的硬性摩擦，所以機(jī)械磨損非常小。這種減少的摩擦，可以大大延長(zhǎng)電機(jī)的壽命，同時(shí)可以降低電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓。有些高檔鏡頭甚至可以使用1.5V的電壓來驅(qū)動(dòng)鏡頭電機(jī)，使電動(dòng)鏡頭的鏡片移動(dòng)非常平穩(wěn)、緩慢。有利于在長(zhǎng)焦時(shí)對(duì)物體的精細(xì)聚焦，拓寬了解碼器對(duì)鏡頭變焦、聚焦等操作的速度變化范圍。
3、鏡頭溫度變化適應(yīng)能力強(qiáng)
3-CAM技術(shù)的“銷”結(jié)構(gòu)可以減少摩擦，因而只需要在“銷”結(jié)構(gòu)使用極少的潤(rùn)滑油，就可以達(dá)到理想的潤(rùn)滑效果。而3軌道技術(shù)為了得到相同潤(rùn)滑效果，需要在軌道和螺紋邊緣涂抹較多的潤(rùn)滑油。在我們這樣一個(gè)幅員遼闊、橫跨多個(gè)氣候帶的國(guó)家，南北溫差極大。在南方高溫天氣下，潤(rùn)滑油會(huì)逐漸變?yōu)橐簯B(tài)，進(jìn)而發(fā)生“漏油”等情況。北方過多的潤(rùn)滑油會(huì)凝結(jié)而阻礙鏡片的移動(dòng)。所以，減少潤(rùn)滑油的使用，可大大提高鏡頭對(duì)溫度的適應(yīng)能力。
4、可減少內(nèi)部光反射
由于變焦鏡頭內(nèi)部由多個(gè)鏡片組組成，鏡片組之間又有較大的空間。這個(gè)空間隨鏡頭焦距的增加而逐漸變大。光線很容易會(huì)照射到內(nèi)壁再反射到內(nèi)層鏡片上，從而干擾鏡頭正常的成像，出現(xiàn)“重影”。3軌道技術(shù)是通過內(nèi)壁的螺紋旋轉(zhuǎn)來驅(qū)動(dòng)鏡片移動(dòng)的，所以內(nèi)壁要做的非常光滑，即使涂抹了遮光圖層，也會(huì)在使用過程中逐漸磨損掉而露出金屬光亮的原色，進(jìn)而產(chǎn)生內(nèi)反射而干擾正常成像。
3-CAM技術(shù)由于不需要依靠螺旋驅(qū)動(dòng)鏡片移動(dòng)，所以內(nèi)壁可以噴涂不反光的材料來避免“內(nèi)反射”的發(fā)生，使圖像更加清晰、明亮。
透霧功能
過去CCTV鏡頭還處于300mm以下階段時(shí)，觀測(cè)距離一般限定在1公里以內(nèi)，這種應(yīng)用對(duì)天氣能見度的要求比較低，但是焦距已經(jīng)發(fā)展到750mm的今天，霧天對(duì)監(jiān)控圖像的影響就不得不引起我們的重視了。這種情況尤其是在森林防火、油田監(jiān)控和離海面較近的港口碼頭等遠(yuǎn)距離監(jiān)控中尤為重要。這種環(huán)境往往更容易產(chǎn)生霧氣，使24小時(shí)不間斷監(jiān)控面臨新的挑戰(zhàn)。
針對(duì)這種情況，少數(shù)有設(shè)計(jì)、研發(fā)能力的廠商經(jīng)過努力開發(fā)出了具有透霧功能的鏡頭，并成功實(shí)現(xiàn)了成品上市。這種技術(shù)的出現(xiàn)，大大拓寬了視頻監(jiān)控的應(yīng)用范圍，并且是人類依靠聰明智慧戰(zhàn)勝自然環(huán)境的又一經(jīng)典案例。市場(chǎng)上少數(shù)廠商在不具備生產(chǎn)透霧鏡頭產(chǎn)品能力的情況下，使用普通的產(chǎn)品充當(dāng)透霧鏡頭來銷售，宣稱具有透霧功能，是極不負(fù)責(zé)任的行為。當(dāng)然，在實(shí)際測(cè)試中無法蒙混過關(guān)，最終擺脫不了被淘汰的命運(yùn)，但給對(duì)此功能有需求的用戶在產(chǎn)品選擇上制造了許多障礙，并浪費(fèi)了許多時(shí)間。
ED超低色散鏡片
1、色散的成因
當(dāng)太陽(yáng)光通過不同的介質(zhì)時(shí)，例如：玻璃或水，不同波長(zhǎng)的光線因?yàn)闀?huì)有不同的折射率，導(dǎo)致藍(lán)光、綠光和紅光會(huì)聚在不同焦點(diǎn)上。白光進(jìn)入然后七彩分色光線出來。就自然界來說，這是構(gòu)成色彩的必要成分，可是就鏡頭來說，這樣的特質(zhì)會(huì)形成影像上的大災(zāi)難！隨著鏡頭設(shè)計(jì)越來越復(fù)雜，且具備更多的功能，鏡頭設(shè)計(jì)工程師必須要跟“色散”打交道。透過不斷的實(shí)驗(yàn)和測(cè)試，光學(xué)玻璃所產(chǎn)生的影像色彩分散現(xiàn)象是聚焦中心部分會(huì)出現(xiàn)同心圓狀的色滲現(xiàn)象，在聚焦影像的周圍形成異色光斑，并從中心部分開始逐漸向邊緣部分?jǐn)U大，而當(dāng)鏡頭的焦距越長(zhǎng)，這種色散也就越明顯。
2、ED超低色散鏡片
為了解決色散給成像帶來的負(fù)面影響，鏡頭研發(fā)人員對(duì)各種材質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過不斷的努力，通過合成不同的元素，終于找到一種可以解決色散問題的鏡片。這種鏡片稱為“ED”（Extra-low Dispersion）鏡片，它大大提高了鏡片的成像畫質(zhì)。
長(zhǎng)焦鏡頭小型化趨勢(shì)和對(duì)周邊設(shè)備的要求
電動(dòng)變焦鏡頭，特別是長(zhǎng)焦的鏡頭對(duì)周邊配件的要求很高。一般的長(zhǎng)焦鏡頭體積比較大，這也就意味著護(hù)罩的體積更大，極大的護(hù)罩意味著高昂的價(jià)格和更大的重量，小巧的外型不僅能減小護(hù)罩的尺寸，同時(shí)也給云臺(tái)的載重減輕了負(fù)擔(dān)。對(duì)于云臺(tái)，要求載重能力要強(qiáng)，運(yùn)轉(zhuǎn)精度要高。長(zhǎng)焦鏡頭重量比常規(guī)鏡頭要大得多，再加上護(hù)罩的重量，沒有一定的載重能力是很難帶動(dòng)起來的。長(zhǎng)焦鏡頭在焦距調(diào)到最大值時(shí)，視角不到1°，若云臺(tái)的精度不足，是很難定位監(jiān)控目標(biāo)的。對(duì)于解碼器的使用，如果預(yù)置位控制的精度不夠，在多次調(diào)用預(yù)置位后就無法準(zhǔn)確回位。長(zhǎng)焦電動(dòng)變焦鏡頭的安裝使用，對(duì)護(hù)罩、云臺(tái)等配套設(shè)備要求不斷提高，鏡頭的體積和重量也是控制造價(jià)的重要因素，小巧、輕便的鏡頭也將成為鏡頭廠商的重要研發(fā)方向。
結(jié)語(yǔ)
隨著CCTV攝像系統(tǒng)對(duì)鏡頭高畫質(zhì)、長(zhǎng)焦等性能需求的日益增長(zhǎng)，各大鏡頭廠商之間的競(jìng)爭(zhēng)會(huì)逐漸加劇。采用新技術(shù)提高產(chǎn)品質(zhì)量和性能，對(duì)今后的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。3-CAM、透霧、ED（超低色散）鏡片、體積小型化等技術(shù)在電動(dòng)變焦鏡頭中的發(fā)展，大大拓寬了人們可視監(jiān)控的范圍，電動(dòng)變焦鏡頭勢(shì)必會(huì)在森林防火、油田監(jiān)控和港口碼頭等遠(yuǎn)距離監(jiān)控的高端領(lǐng)域得到更加廣泛的應(yīng)用。
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