步入高清时代,行业对于镜头的要求也越来越高。顺应时代发展,业界也在不断改进新的设计及制作工艺,以满足不同领域的应用需求。为您解析高清时代关于镜头设计的几个关键问题。
其一、镜头采用ED镜片是关键
常用的监控市场,我们更多地采用的是定焦或者手动变焦镜头,因为监控距离较近,一般采用的镜头焦距在50mm以内。这种场景对镜头的防色散性能几乎没有要求。
但一旦采用了电动变焦镜头来对较远目标的监控,色散问题就凸显出来(色散是可见光中的各种波长的光经过镜头折射后会出现焦点偏移,表现在图像上就是物体边缘有蓝色或者红色的色条)。
原来在模拟监控系统,由于像元尺寸较大,色散的问题不是很突出,只有在配置300mm焦距以上的情况下才会表现出来。而进入高清时代,在常用的120mm焦距段的电动变焦镜头,已经比较明显的可以看到这个问题。这就在材质和镀膜精度上对镜头有了更高的要求。
配合的摄像机清晰度越高,镜片材质对成像效果的影响越发明显。例如KOWA的高清电动变焦镜头,就镜头设计是采用了大量的ED镜片。在长焦距远距离监控时,可以为摄像机提供清晰的画面效果。
其二、大口径设计是关键
那么是不是采用ED镜片的镜头就能完全解决远距离监控的问题呢?通常我们把720p以上清晰度输出的图像成为高清图像。而根据市场的自由选择,大多采用的是1080p的输出格式。在远距离监控领域,用户希望用高清监控系统来提高画面的像素,进而更加清晰的观看远距离目标。
而根据我们实际经验,采用高清系统观看,非但没有使得画面清晰度提成,反而画面的色彩还原能力、清晰度均大幅衰减,输出图像的清晰度比D1画质还要差,甚至还不如模拟摄像机。在焦距拉长时,画面变成了黑白画面,清晰度严重下降,图像效果比相同镜头配合日立超低照度摄像机的效果还要差。
出现这种情况其实并不难理解。我们现在采用的高清摄像机大多采用的是CMOS芯片,照度性能只能达到0.5Lux。而长焦镜头在焦距变化的过程中,光通量也会随之变化,焦距越长,光通量越差。当焦距拉长到最大值时,光通量减到最弱。虽然是白天,但光学镜头对于摄像机来说,相当于面前被遮挡,只留了很小的孔透过光。在这种情况下,普通高清摄像机就会因为照度不够出现画面质量衰减。
移轴镜头的用途:
移轴镜头的作用,本来主要是用来修正以普通广角镜拍照时所产生出的透视问题,但后来却被广泛利用来创作变化景深聚焦点位置的摄影作品。移轴镜头主要用于建筑摄影及广告摄影等。
常规镜头的光轴是固定不变的,垂直于影像传感器平面(焦平面)。因此,如果你向上或向下倾斜相机,被摄体就会变形。这种变形具体表现为垂直线向内侧汇聚,比如在拍摄建筑时最为常见。导致这种变形的根本原因是相机的焦平面没有和被摄体平面平行。移轴镜头,也称为透视控制镜头,被设计用来纠正这种问题。在建筑摄影领域,移轴镜头是必需品,在其它摄影领域,移轴镜头也有它的用途。
移轴镜头能使光轴进行两种移动:倾斜和偏移。倾斜能够改变焦平面的方向,这样在画面中会有一部分区域是清晰的,而其余部分则脱离了焦点。偏移是让镜头沿着和焦平面平行的方向移动,用来矫正透视,消除平行线的汇聚问题。