前言：高清盛行，當工程商意識到鏡頭是保障圖像質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)后，其在鏡頭的選擇上也相對嚴謹，致使鏡頭廠商圍繞鏡頭清晰度與成像質(zhì)量不斷投入資金。隨著百萬高清攝像機應(yīng)用的增多，傳統(tǒng)鏡頭的光學成像已經(jīng)不能滿足百萬像素攝像機的高清晰的效果效果，百萬高清CCTV鏡頭的應(yīng)用也在加快步。高清鏡頭市場將會成為主要競爭趨勢，能否跟上高清監(jiān)控的腳步，將會決定在競爭中的勝負。

　　目前，活躍在國內(nèi)CCTV鏡頭市場的主要廠商有日系騰龍、圖麗、精工、賓得、FUJINO、computar，KOWA、SENKO，以及國內(nèi)的上海鳳凰、福建福光、鴻發(fā)光電、啟光、長春東亞光學等。從采訪得知，國內(nèi)鏡頭廠商百萬高清監(jiān)控鏡頭占據(jù)了企業(yè)鏡頭生產(chǎn)的30%，而且每年高清鏡頭的出貨量也在快速增長。從企業(yè)中也了解到，百萬像素對應(yīng)鏡頭的中長焦大變倍電動變焦鏡頭以及帶IR紅外功能的鏡頭在銷售和應(yīng)用中增長最為迅猛。

　　關(guān)鍵技術(shù)是產(chǎn)品提升之核心

　　從百萬像素鏡頭這一年來的發(fā)展可以看到，更高的像素需求和更高密度透光率的鏡頭鏡片受到市場需求的不斷刺激，更高像素的鏡頭應(yīng)用也表明，高清攝像機的高清程度的進展仍在繼續(xù)往更高分辨率發(fā)展中，從百萬像素鏡頭逐漸過渡到200萬、300萬乃至500萬像素的高清百萬像素鏡頭已勢不可擋。

　　“相比普通CCTV鏡頭，百萬像素鏡頭需要更高品質(zhì)的鏡片材料，更先進的鍍膜水平、更合理的光學設(shè)計，更精密的零部件加工條件，更嚴謹?shù)难b配工藝;如此才能實現(xiàn)監(jiān)控需求的更清晰的畫質(zhì)。”上?？细呱藤Q(mào)有限公司北京分公司市場部經(jīng)理劉郭艷表示。

　　非球面鏡片技術(shù)提高高清效果

　　非球面鏡片技術(shù)是百萬高清鏡頭一項非常重要的技術(shù)，它也是鏡頭獲得高清效果的重要保證。傳統(tǒng)的球面鏡片具有球面像差的先天缺陷，從而帶來了無法克服的光斑現(xiàn)象，極大影響成像質(zhì)量。而用非球面鏡片，使光線經(jīng)過高次曲面的折射，就可以把光線精確地聚焦于一點。再者非球面鏡頭也可以簡化鏡頭的光學結(jié)構(gòu)。如 FUJINO(富士能)百萬高清鏡頭產(chǎn)品就充分運用廣播電視用高清鏡頭的高度光學設(shè)計技術(shù)，一片非球面鏡片就可完成數(shù)片鏡片功能。

　　由于使用一片非球面鏡片可以代替一組球面鏡片，從而使攝像鏡頭的光學結(jié)構(gòu)相對簡化，這樣在光學通路和機械結(jié)構(gòu)上容易獲得更大的通光口徑。并且，非球面鏡頭能使邊緣部分的光線與中央部分的光線都能穿過鏡片聚焦到同一個平面，從而能清晰有效的利用整個鏡片的表面，使整個鏡片都能正確聚焦，相對使有效通光口徑變大。如KOWA公司生產(chǎn)的LMVZ38A-IR(1/3”f/3~8mmF/1.0)系列鏡頭。這種鏡頭之所以達到F/1.0，就是用了非球面鏡片的原故。

　　非球面鏡頭的有效通光口徑增大，就能讓更多的光線投射到CCD感光面上，也相應(yīng)于增加了靈敏度。并且，因為一片非球面鏡片能頂替好幾片一組的球面鏡片，從而使攝像鏡頭的體積縮小、重量也減輕，并且光線經(jīng)過的鏡片少，因而使透光率大大增強，圖像畫面也變得細致明亮。如KOWA的LMVZ550A- IR(1/3”f/5~50mmF/1.4)系列鏡頭，其中僅使用了兩片非球面鏡片。它不僅實現(xiàn)了體積小、重量輕，而且增強了透光率，保證了成像質(zhì)量。

　　非球面鏡片的重要特點是可以改善鏡片邊緣部分對光的折射率，使鏡頭的邊緣成像變好。而球面鏡片，尤其高倍率球面鏡頭，更容易出現(xiàn)球差和圖像失真，尤其光線在球面鏡頭邊緣過折射引起的桶形失真，將非球面鏡頭用于高倍率的變焦鏡頭時，由于非球面鏡頭將邊緣入射的光線按球面鏡頭失真的反方向進行了修正，從而有效地消除了桶形失真。

　　“多層復合鍍膜”解決色差之利器

　　鏡頭為什么需要鍍膜?因為任何物體對光線都有反射作用，連無色透明的玻璃也不例外，差別在于光線的角度是否會形成反射效果。理想的鏡片透光情況是光線能夠完全透過鏡頭，并完整的在 CCD上聚焦。然而，事實上每一種鏡片都受到自身物理因素的限制，導致像差的產(chǎn)生，所以，當多種鏡片結(jié)合成的鏡頭是不可能讓理論上所有各種角度的光線完全穿過，會形成一定的炫光。而百萬高清CCTV鏡頭較于普通CCTV鏡頭技術(shù)要求更加嚴格，所以絕大部分鏡頭都采用多層復合鍍膜技術(shù)。

　　多層鍍膜的鏡頭，其鏡頭的透光率極高，鏡片表面的直接反光很弱，正對著鏡片玻璃逆光觀看，只見鏡頭內(nèi)“很黑”，只有從鏡片的側(cè)面觀察才可以看到彩色的反光，這種反光多為深紅、深藍、深黃和深綠色。其中深綠色的鍍膜可以同時增加光譜兩端的藍光和紅光的透過率，只有光譜中部的黃綠色光才被反射回來。多層鍍膜的鏡頭，其各個鏡片不可能都鍍上同一種增透膜，否則這個鏡頭就會發(fā)生偏色。

　　IR紅外對應(yīng)技術(shù)提供全天候高清監(jiān)控

　　在24小時的全天候監(jiān)控中，經(jīng)常會發(fā)生白天畫面清晰，夜晚畫面模糊的現(xiàn)象，即便是高清監(jiān)控系統(tǒng)也會出現(xiàn)此類問題。原因在于，由于光的波長不一樣，通過鏡頭后的折射也不一樣，這就產(chǎn)生了色差。色差是鏡頭清晰度下降、聚焦不實的重要因素，普通的CCTV鏡頭在光學設(shè)計的時候只針對350-700nm的波段光進行色差修正，高于700nm的紅外光則不在考慮之內(nèi)。這就造成了可見光與近紅外光(700nm-1000nm)的聚焦面是分離的。根據(jù)此問題，通過特殊的鍍膜設(shè)計與特殊光學材質(zhì)的運用使得350-1000nm波段范圍內(nèi)的光都能很好的糾正色差，IR紅外對應(yīng)技術(shù)也相應(yīng)產(chǎn)生。它的出現(xiàn)，可以使監(jiān)控系統(tǒng)在紅外光源的輔助下獲得清晰的成像。

　　“苛刻”的材料應(yīng)用與精密的零部件加工

　　隨著 CCTV鏡頭市場競爭的日趨激烈，越來越多的CCTV鏡頭使用塑料機身。從材料學的角度來說，金屬部件的精度及耐用度固然要好于塑料，但隨著塑膠加工技術(shù)的不斷完善，其技術(shù)性能指標已經(jīng)越來越高，而其成本低，易于大批量加工的優(yōu)勢得以體現(xiàn)。精密的零部件加工與嚴謹?shù)难b配工序是鏡頭性能的重要步驟，且高精度，高難度金屬部件的生產(chǎn)是廠商機械加工能力的體現(xiàn)。PHENIX(鳳凰)在CCTV鏡頭上所使用塑膠材質(zhì)是添加了“鋼塑纖維”的特殊材質(zhì)，其熱脹冷縮性能完全達到金屬鋁的標準，完全適用于最為嚴酷的監(jiān)控環(huán)境，且通過最現(xiàn)代化的設(shè)備和加工技藝，PHENIX(鳳凰)的最高模具精度可以達到驚人的1微米。通常CCTV廠家的產(chǎn)品使用溫度為-10~-50℃，而PHENIX的產(chǎn)品為-20~ 60℃。而且鳳凰的鏡頭全部達到環(huán)保要求，不會在生產(chǎn)過程中對環(huán)境產(chǎn)生破壞，而大批量的注塑沖壓成型設(shè)備使得高精度的模具立刻帶來高品質(zhì)的塑料部件。圖麗高清鏡頭產(chǎn)品所用材料皆是高性能航天用工程塑料外殼，并采用特有的鏡筒外殼防滑設(shè)計，在接口處采用耐磨鋁合金，并非一般廠商采用的鍍鉻或塑料，不會出現(xiàn)滑絲現(xiàn)象。

　　超低色散鏡片還原真實色彩

　　不同波長的光線會有不同的折射率，紅、藍、綠三種基本光源聚在不同焦點上，從而產(chǎn)生色散問題出現(xiàn)，當鏡頭的焦距越長，色散也就越明顯。在現(xiàn)實生活中，長焦鏡頭的使用當然必不可少。ED(Extra- lowDispersion)和LD(LowDispersion)鏡片的出現(xiàn)能很好的改變此類問題，F(xiàn)UJINO、圖麗、computar等專業(yè)鏡頭廠商的產(chǎn)品對ED鏡片的使用毫不吝嗇，騰龍則大多采用LD鏡片作為解決色散的主要手段，也有用XLD超低色散鏡片。

　　鏡頭的選擇需從實際出發(fā)

　　百萬高清鏡頭的種類有很多種：手動、自動光圈、手動、自動變焦、長焦、定焦、魚眼、自動聚焦、紅外對應(yīng)鏡頭等，根據(jù)不同的行業(yè)需求與監(jiān)控環(huán)境選用適合的鏡頭非常重要，畢竟這關(guān)系到監(jiān)控系統(tǒng)、監(jiān)控效果與投入成本。對于封閉的走廊、無光線直接照射的內(nèi)室，選用手動變焦鏡頭比較合適，畢竟相對自動變焦鏡頭，前者成本較低。對于光線環(huán)境經(jīng)常變化的監(jiān)控場所，主要選擇自動光圈。而自動光圈的控制信號又分為DC(直流電壓控制)及VIDEO(視頻信號控制)控制兩種，目前，從工程商的應(yīng)用情況來看，前者居多。

　　定焦、變焦鏡頭的選用取決于被監(jiān)視場景范圍的大小，以及所要求被監(jiān)視場景畫面的清晰程度。一般來講，如在電梯此類狹小的監(jiān)控區(qū)域，優(yōu)先選用短焦廣角或者超廣角定焦并且。如日產(chǎn)ComputarT2Z2814CS-2鏡頭，這種鏡頭為1/3”CS型接口手動光圈鏡頭，其焦距2倍可調(diào)(手動調(diào)焦)。調(diào)焦范圍為2.8-6.0mm，視場角變化范圍為96°-47.2°，這種鏡頭非常適合在狹小的被監(jiān)視環(huán)境中使用，在使用時可方便地根據(jù)實際需要，靈活實現(xiàn)對被監(jiān)視場景的“點”或“面”的監(jiān)視效果?；蛘哌x用魚眼鏡頭，不過此類鏡頭造價相對昂貴許多，如不考慮成本的情況下，要實現(xiàn)無盲角監(jiān)控還是一個不錯的選擇。

　　在大范圍監(jiān)控場所下，一般選用長焦鏡頭。如在室內(nèi)的倉庫、車間、廠房等環(huán)境中一般選用6倍或者 10倍鏡頭即可滿足要求，而在室外的庫區(qū)、碼頭、廣場、車站等環(huán)境中，可根據(jù)實際要求選用10倍、16倍或20倍鏡頭即可。一般情況下，鏡頭倍數(shù)越大，價格越高，可在綜合考慮系統(tǒng)造價允許的前提下，適當選用高倍數(shù)變焦鏡頭。如遠程高清監(jiān)控距離在1公里以上，甚至更遠距離，這種遠距離空氣的成分變化，遠處環(huán)境的影響都會要求這類鏡頭具有一些特殊的功能，如透霧透塵、日夜IR功能，來保證遠程高清監(jiān)控拍攝很好的效果。KOWA生產(chǎn)的長焦鏡頭具有3-CAM技術(shù)，該技術(shù)不需要軌道來定位鏡片，鏡片移動時采用螺旋推進，即鏡片圍繞主軸旋轉(zhuǎn)前進，所以不會發(fā)生偏心的情況，對于長焦鏡頭的運用非常合適。目前KOWA 生產(chǎn)的8-120m、8-240m、12-360mm等長焦鏡頭高達500萬像素，不僅在清晰度上有優(yōu)異表現(xiàn)，其透霧性能也相當不錯。

　　結(jié)束語

　　隨著高清監(jiān)控發(fā)展的日趨明顯，安防行業(yè)技術(shù)慢慢走向成熟，高清鏡頭除了光學性能的提升，鏡頭的生產(chǎn)和組裝也發(fā)生著變化。如今，百萬像素鏡頭面臨的主要問題有兩個：一是制造工藝、加工精密度等方面都比普通鏡頭要高;二是目前在監(jiān)控高清領(lǐng)域，后端很多產(chǎn)品如傳輸設(shè)備、顯示設(shè)備、錄像設(shè)備、帶寬等的高清化還不理想，面對如此挑戰(zhàn)，百萬高清監(jiān)控鏡頭要想真正實現(xiàn)普及還有一定的難度。不過種種跡象表明，百萬高清鏡頭的出頭之日不會太久，在未來3-5年內(nèi)，高清監(jiān)控鏡頭將擁有理想的市場反應(yīng)。