對(duì)于鏡頭而言,一般焦距越長(zhǎng),色差的補(bǔ)償就越困難,在可見(jiàn)光區(qū)域和近紅外光線區(qū)域上縱向色差增大,偏焦也很明顯。因此,一般采用被稱作ED玻璃、SD玻璃的特殊低分散光學(xué)玻璃,或通過(guò)最佳的鏡片構(gòu)成來(lái)抑制縱向色差。這樣,即使進(jìn)行日間模式(白天為彩色圖像)和夜間模式之間的切換,也能將偏焦抑制到最小,從而實(shí)現(xiàn)日夜24小時(shí)連續(xù)監(jiān)控。此外,由于日夜兩用鏡頭所使用的波長(zhǎng)范圍較寬,因此需留意光線透過(guò)率,結(jié)合使用目的對(duì)鏡片進(jìn)行鍍膜。
大口徑比
為滿足夜間室內(nèi)外低照度環(huán)境下的監(jiān)控需求,高靈敏的低照度攝像機(jī)應(yīng)運(yùn)而生,并得到了廣泛推廣。而通過(guò)減小鏡頭本身的F值(提高通光量),可更大地發(fā)揮低照度攝像機(jī)的功能作用。 [nextpage]
我們知道,鏡頭的F值隨著鏡頭口徑的增加而成比例地減小,F(xiàn)值越小,性能越好。而為了得到較大的口徑,有時(shí)會(huì)通過(guò)增加鏡頭的長(zhǎng)度,以得到更小的F值,從而提高鏡頭的性能。然而,由于監(jiān)控?cái)z像機(jī)受其性質(zhì)、安裝場(chǎng)所等因素的制約,日益被要求向小型化方向發(fā)展,因此,鏡頭本身也需要設(shè)計(jì)得更加小巧。
另外,要設(shè)計(jì)更小的F值,就增加了補(bǔ)償像差設(shè)計(jì)上的困難程度,而像差的增大,將會(huì)使鏡頭的光學(xué)性能產(chǎn)生裂變——為抑制這種性能裂變及外形尺寸的增加,一般可通過(guò)采用非球面透鏡來(lái)解決。采用非球面透鏡,可以有效地補(bǔ)償像差、減少透鏡的使用個(gè)數(shù),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)小型化設(shè)計(jì)。
近年來(lái),正在研發(fā)中的多種焦距手動(dòng)變焦鏡頭汲取了市場(chǎng)的這些需求,具有與從前的F1.4鏡頭同等的大小,實(shí)現(xiàn)了小型化,同時(shí),在達(dá)到F0.95-F1.0時(shí)亦可維持較高的光學(xué)性能(效果比較如圖3)。如某系列鏡頭,擁有F0.95的光通量、全長(zhǎng)38.3mm的外形,實(shí)現(xiàn)了高光通量、高性能、和小型化的完美結(jié)合。
監(jiān)控廣角化
在電梯轎廂、ATM機(jī)等狹窄場(chǎng)所中設(shè)置監(jiān)控點(diǎn),以前都是通過(guò)架設(shè)多臺(tái)攝像機(jī)來(lái)達(dá)到無(wú)死角監(jiān)控,而市場(chǎng)提出只用一臺(tái)攝像機(jī)就可以完成監(jiān)控任務(wù),可通過(guò)攝像機(jī)大視野的監(jiān)控獲取豐富的信息量。像這樣尋求實(shí)施廣角監(jiān)控,減少監(jiān)控?cái)z像機(jī)設(shè)置臺(tái)數(shù)的需要愈來(lái)愈多。
追求大視角化的同時(shí),需要盡量避免隨之而產(chǎn)生的前鏡片口徑增大、外形尺寸大型化、失真增加等問(wèn)題,使廣角鏡頭實(shí)現(xiàn)以往多種焦距手動(dòng)變焦鏡頭具有的同等光學(xué)性能和外形尺寸等。
百萬(wàn)像素對(duì)應(yīng)鏡頭
在追求高精度圖像的全球潮流中,應(yīng)用于監(jiān)控、FA(工業(yè)化)領(lǐng)域攝像機(jī)的攝像傳感器也正在朝著高像素的方向發(fā)展。為了能以更加精細(xì)的被測(cè)物圖像信息為基礎(chǔ)進(jìn)行監(jiān)視、分析,300-500萬(wàn)像素的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)接連不斷地被投放市場(chǎng)。另一方面,模擬監(jiān)控?cái)z像機(jī)的分辨率也從過(guò)去的380TVL提升到了540TVL、580TVL。
為了配合這些高清攝像機(jī),鏡頭也從對(duì)應(yīng)130-150萬(wàn)像素發(fā)展到對(duì)應(yīng)500萬(wàn)像素,新型鏡頭接二連三地被研發(fā)出來(lái),如魚(yú)眼鏡頭、100mm左右的定焦鏡頭產(chǎn)品等;近年來(lái),多種焦距手動(dòng)變焦鏡頭,甚至長(zhǎng)焦距的電動(dòng)變倍鏡頭也相繼推出,并實(shí)現(xiàn)了商品化。
而由于隨著攝像傳感器像素的提高,每一個(gè)像素點(diǎn)的尺寸也隨之變小,因此,評(píng)價(jià)鏡頭MTF(Modulation Transfer Function,是目前分析鏡頭的解像力與反差再現(xiàn)能力方面比較科學(xué)的方法)的空間頻率數(shù)的數(shù)值也變大,并要求能分辨出更加細(xì)微的線幅(有關(guān)比較見(jiàn)表1)。為能有效發(fā)揮高像素的性能,這些鏡頭不僅在畫(huà)面中心,而且在畫(huà)面邊緣也擁有高分辨率、高對(duì)比度。同時(shí),監(jiān)控、FA用鏡頭不僅降低了失真、擁有的畫(huà)面邊緣光量大的多的光學(xué)性能,還裝備有耐振動(dòng)、耐沖擊的堅(jiān)固的鏡體結(jié)構(gòu),防止發(fā)生偏焦的鎖定旋鈕等,在鏡頭結(jié)構(gòu)、操作性能上實(shí)施了很多改進(jìn)。