前言

　　鏡頭是監(jiān)控系統(tǒng)的最前端，也是監(jiān)控?cái)z像機(jī)的取像眼睛，因此在鏡頭的選型與搭配上對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)而言是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。從監(jiān)控系統(tǒng)在兩年前邁入高清百萬像素的階段后，高清及百萬像素鏡頭的制造與應(yīng)用技術(shù)，一直被安防監(jiān)控產(chǎn)業(yè)所關(guān)注，大多數(shù)安防人對(duì)于監(jiān)控鏡頭的理解，往往來自于鏡頭廠商的說明書，更多則是來自于使用的經(jīng)驗(yàn)，大部分的安防人不會(huì)對(duì)鏡頭的核心技術(shù)深入了解，更不會(huì)去理解它與監(jiān)控工程在應(yīng)用上的關(guān)系。通過本期的高清與百萬像素鏡頭測(cè)試單元，本刊期望能由測(cè)試結(jié)果引發(fā)安防人去關(guān)注到高清與百萬像素鏡頭的相關(guān)技術(shù)及實(shí)務(wù)，透過此次產(chǎn)品的剖析來推動(dòng)安防人對(duì)監(jiān)控鏡頭的選型與應(yīng)用。

　　高辨識(shí)率與高透光性仍是鏡頭最大關(guān)注點(diǎn)

　　過去本刊曾嘗試采用同一規(guī)格的高清鏡頭進(jìn)行專題測(cè)試，但實(shí)際參與者卻是多樣性的產(chǎn)品，而本期所參與的鏡頭產(chǎn)品也是從口徑到像素?cái)?shù)有著極大的差別，同時(shí)在鏡頭功能上也都存在很大的不同。即便如此，在透過同樣幾組攝像機(jī)的測(cè)試下，其實(shí)很容易從鏡頭辨識(shí)率的EIA Chart上去看到在中心與邊緣的辨識(shí)效果，從圖1的測(cè)試結(jié)果比對(duì)中我們就可輕易透過辨識(shí)率進(jìn)行判斷及選型。這樣的測(cè)試結(jié)果也突顯幾個(gè)應(yīng)用層面上的焦點(diǎn)：更高像素、更高透光比的鏡頭，進(jìn)一步驗(yàn)證了300萬、500萬這樣的高清百萬像素鏡頭已經(jīng)商品化，更高密度透光率的鏡片已成成為視頻監(jiān)控市場(chǎng)的新寵。更高的像素應(yīng)用鏡頭也代表著攝像機(jī)的高清程度已經(jīng)達(dá)到一個(gè)應(yīng)用穩(wěn)定且成熟的階段。這也意味著：高辨識(shí)率、高透光率鏡頭產(chǎn)品必然成為未來發(fā)展趨勢(shì)。

　　高清與百萬像素鏡頭技術(shù)指標(biāo)

　　在高清與百萬像素鏡頭技術(shù)中，透光率大小直接影響鏡頭像素高低，是高清畫質(zhì)不可或缺的重要條件。透光率指鏡頭鏡片的透光能力，主要決定因素是鍍膜技術(shù)。透光率越高，光通量越大，照度就越低，尤其在夜間監(jiān)控條件下，其夜間照度高低已經(jīng)是決定鏡頭質(zhì)量因素之一。鏡片材質(zhì)一般分為玻璃鏡片、復(fù)合材料鏡片和樹脂鏡片，而監(jiān)控鏡頭中一定要應(yīng)用玻璃鏡片。因?yàn)闃渲蛷?fù)合材料鏡片在高溫和暴曬的條件下容易老化，甚至變形，嚴(yán)重影響成像質(zhì)量和鏡頭質(zhì)量。非球面鏡片可有效增加鏡頭邊緣透光量，修正球面鏡片造成像差模糊的現(xiàn)象。不過實(shí)際制造過程中，極少有廠家會(huì)在小焦距的鏡頭中應(yīng)用非面鏡片。雖然在宣傳中大肆渲染非球面，但實(shí)際上用得很少，通過測(cè)試可以很容易看出，如果成像后畫面邊緣有稍微模糊現(xiàn)象，如同圖1內(nèi)邊緣的測(cè)式結(jié)果，很容易分辨出球面與非球面鏡片的結(jié)構(gòu)與效果。

　　當(dāng)然，現(xiàn)在的鏡頭技術(shù)已非昨昔，很多高清鏡頭在非球面鏡片下，可通過在玻璃表面進(jìn)行鍍膜，使之成為非球面結(jié)構(gòu)方式來增進(jìn)透光率及焦點(diǎn)準(zhǔn)度。但是這兩種非球面工藝成本都不低，造成鏡頭整體的價(jià)格也更高，所以非球面鏡片及其它鏡片的關(guān)鍵技術(shù)成為鏡頭優(yōu)質(zhì)與否的焦點(diǎn)，更是鏡頭技術(shù)的指標(biāo)。

　　高清百萬像素鏡頭關(guān)鍵技術(shù)

　　鏡頭，在技術(shù)原理與特性上是一樣的。不過，大部分安防人可能只知道光圈、對(duì)焦、變焦、防震、紅外濾光和電動(dòng)鏡頭的伺服馬達(dá)等知識(shí)，而關(guān)于鏡頭內(nèi)部的一些關(guān)鍵技術(shù)，可能不會(huì)知道太多;而這些不起眼的技術(shù)，卻往往是影響鏡頭質(zhì)量的關(guān)鍵。除了非球面技術(shù)之外，讓我們從測(cè)試中逐一來檢視這些部分。

　　低色散鏡片(LD，Low Dispersion或 UD，Ultralow Dispersion)技術(shù)

　　這種鏡片技術(shù)通常用于鏡頭的色差控制，提升相片的色彩還原效果，使用這種技術(shù)可以使光線折射后產(chǎn)生的光譜穩(wěn)定，也就是使顏色光在透過鏡片折射后的色差小，成像顏色與原色是近乎還原相同的效果。在監(jiān)控上通常會(huì)使用LD較多，日系產(chǎn)品在這個(gè)部分的采用上較多。

　　鏡頭鏡片鍍膜(Coating)技術(shù)

　　采用這種技術(shù)，能在鏡頭上抵消鏡片的反射光，其作用在于消除鬼影、眩光及抵抗折反射光時(shí)所產(chǎn)生的光斑，同時(shí)可以降低鏡頭反射率，增加鏡片上的進(jìn)光量。這種技術(shù)在監(jiān)控鏡頭上都有采用，但鏡頭廠商在這部分的技術(shù)能力差異相當(dāng)大，因此很多情況下，可以以此來作為鏡頭選型時(shí)的參考依據(jù)。另外要講的是，這種鏡片的鍍膜部分，使用者大概都只知道有沒有鍍膜而已，不會(huì)知道鏡頭鍍膜有多少層級(jí)、有何不同，鏡頭鍍膜大概可以分為納米鍍膜(Nano)、集成鍍膜(Integrated Coating)、次波長(zhǎng)鍍膜(Sub wavelength Coating)、多層鍍膜(Multi Coating)、透明鍍膜(Transparency Coating)和BBAR多層鍍膜、HFT鍍膜等類型，不一定都會(huì)用在監(jiān)控上，目前監(jiān)控鏡頭以BBAR跟Nano 方式較多，其余大多用于DSC或單反相機(jī)鏡頭較多。

　　高透光材質(zhì)鏡片技術(shù)(Fluorite FL)

　　這種鏡片技術(shù)較常見于高級(jí)相機(jī)的望遠(yuǎn)伸縮攝鏡頭以及高倍數(shù)望遠(yuǎn)鏡頭上，它的另一個(gè)名稱叫瑩石芯片鏡片，特點(diǎn)是有非常低的折射率及LD色散，讓鏡頭在取遠(yuǎn)景拉近時(shí)不會(huì)產(chǎn)生鏡片反射色散問題，這種鏡頭在日系的點(diǎn)動(dòng)鏡頭系列產(chǎn)品上受到普遍采用。

　　高折射率鏡片 (HRI)技術(shù)

　　這種鏡頭較為特殊，它是利用鏡片特殊偏光的修正技術(shù)來對(duì)鏡頭進(jìn)光時(shí)產(chǎn)生的偏光成像差做有效的矯正、減少光學(xué)像差，這個(gè)部分可讓鏡頭體積縮小、輕量化，通常適用于DSC或監(jiān)控On-Bosard板鏡頭，但這在監(jiān)控上的實(shí)質(zhì)效應(yīng)不高、較不受監(jiān)控鏡頭廠商關(guān)注。

　　多焦點(diǎn)成像技術(shù)(multi Focusing)

　　這個(gè)新技術(shù)在2012年已成功應(yīng)用于數(shù)字相機(jī)DSC上，這種多焦點(diǎn)成像技術(shù)有個(gè)突破性的應(yīng)用發(fā)展，就是讓鏡片在成像點(diǎn)上可以有多點(diǎn)成像，在實(shí)時(shí)抓拍時(shí)沒有清晰的錄下或抓下圖像，通過該技術(shù)，可以在事后的圖像回放上或抓拍照片上再還原應(yīng)有的清晰焦距點(diǎn)，這對(duì)監(jiān)控應(yīng)用上事后的事件舉證有了歷史性突破，但目前尚未被大量引用到監(jiān)控鏡頭上，相信不久的未來;就會(huì)被引用到監(jiān)控鏡頭技術(shù)上。監(jiān)控鏡頭的低色散鏡片及非球面鏡片都會(huì)應(yīng)用到此類技術(shù)。

　　以上是幾種在鏡片應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)說明，相信這是很多使用者所沒有接觸過的技術(shù)部分，通過這個(gè)說明也讓我們?cè)阽R頭選型上獲得更多參考信息。

　　高清百萬像素鏡頭的日夜應(yīng)用

　　探討完一些鏡頭關(guān)鍵技術(shù)后，我們?cè)賮碚務(wù)劯咔灏偃f像素鏡頭與環(huán)境照度的關(guān)系。首先，攝像機(jī)的日夜應(yīng)用越來越普遍，攝像機(jī)的效能及使用時(shí)間也越來越無限制，全天候不斷電連續(xù)運(yùn)作、夜視低照度或移動(dòng)監(jiān)控也都朝高清高畫質(zhì)方向發(fā)展。針對(duì)這個(gè)需求必然也須要有適當(dāng)搭配的夜視鏡頭，才可以彰顯攝像機(jī)的夜視效能，因此我們必須充分掌握對(duì)環(huán)境與相應(yīng)鏡頭的搭配，才能發(fā)揮出鏡頭最佳效果。目前對(duì)于日夜兩用攝像機(jī)的成像清晰效果要求越來越高。日夜兩用攝像機(jī)的優(yōu)勢(shì)，即使在低照度，甚至沒有可見光環(huán)境中，仍可運(yùn)用夜間模式或使用近紅外線燈照射監(jiān)控對(duì)象，觀察到清晰的圖像，并且對(duì)監(jiān)控對(duì)象進(jìn)行識(shí)別，但這些都須要一個(gè)適合的鏡頭及紅外線濾光成像焦距技術(shù)的配合。如果只用一般無紅線外濾光鏡頭，安裝在日夜兩用攝像機(jī)上，在夜間模式時(shí)，由于成像焦距無法集中，將會(huì)產(chǎn)生焦段模糊的情形，使得圖像產(chǎn)生焦距偏移，無法獲得清晰的圖像。所以，為了克服這個(gè)問題，使鏡頭能夠適用于日夜兩用型攝像機(jī)，需要從可見光區(qū)域到近紅外線區(qū)域的范圍內(nèi)，盡量減少焦距差。對(duì)鏡頭而言，通常焦距越長(zhǎng)，色差的補(bǔ)償就越困難;若在可見光區(qū)域和近紅外線區(qū)域上的色差增大，焦距偏焦也就越明顯。因此必須采用鏡片技術(shù)及低色散光學(xué)鏡片來抑制這樣的焦距偏移及色差現(xiàn)象。采用了此非球面鏡片成像技術(shù)，就可以進(jìn)行日夜間的監(jiān)控模式Day/Night切換，同時(shí)使焦距偏移問題得到控制。這種差異我們也可以由圖2比對(duì)來看出。除此之外，由于IR日夜兩用鏡頭的波長(zhǎng)范圍較大，因此須注意透光率帶來的光斑問題，慎重的對(duì)鏡頭鍍膜做好預(yù)先的檢視及挑選。

　　結(jié)語

　　高清鏡頭搭配高清攝像，已是近兩年來明顯的產(chǎn)品應(yīng)用趨勢(shì)，監(jiān)控應(yīng)用市場(chǎng)對(duì)鏡頭的功能要求及應(yīng)用能力也越來越高，加上攝像機(jī)在高清的發(fā)展上一直領(lǐng)先鏡頭的發(fā)展，使得高清與百萬像素鏡頭仍有很大向上發(fā)展的空間。