鏡頭技術(shù)不斷創(chuàng)新高清長焦成趨勢

文/本刊記者 鄭展棒

鏡頭技術(shù)不斷創(chuàng)新高清長焦成趨勢

文/本刊記者 鄭展棒

隨著高清槍機、高清高速球機、高清一體化攝像機市場占有率不斷攀升，帶動高清監(jiān)控鏡頭的市場份額呈現(xiàn)出良好的增長趨勢。目前，活躍在國內(nèi)CCTV鏡頭市場的主要廠商有騰龍、圖麗、賓得、富士能、COMPUTAR、KOWA、鳳凰光學(xué)、福建福光、鴻發(fā)光電、啟光、東亞光學(xué)等。這些企業(yè)的發(fā)展動向是國內(nèi)高清監(jiān)控鏡頭市場發(fā)展的風(fēng)向標(biāo)，筆者從這些企業(yè)了解到，目前百萬高清監(jiān)控鏡頭占據(jù)了企業(yè)鏡頭生產(chǎn)30-40%的銷售份額，平均每年以10-15%的增長率快速增長，可見高清監(jiān)控鏡頭在國內(nèi)的發(fā)展形式較為明朗。

安防行業(yè)高清化需求已經(jīng)是形勢所趨，高清攝像機帶來的視覺效果是模擬產(chǎn)品無可比擬的。高清發(fā)展的同時，作為核心部件之一的百萬高清鏡頭也表現(xiàn)出高速的市場增長，但面對形態(tài)各異的高清監(jiān)控產(chǎn)品與千變?nèi)f化的應(yīng)用場景，百萬高清監(jiān)控鏡頭在各類場景的復(fù)雜光線環(huán)境下，都要為攝像機帶來出色的成像效果，這就需要高清監(jiān)控鏡頭具備一定的技術(shù)含量，致使百萬高清監(jiān)控鏡頭的技術(shù)門檻相對較高，從而使得鏡頭核心技術(shù)掌握在少數(shù)鏡頭廠商中。

從百萬高清監(jiān)控鏡頭近幾年的發(fā)展情況來看，高清鏡頭得到長足的發(fā)展。高清鏡頭從百萬像素逐漸過渡到200萬像素、300萬像素甚至是500萬像素，這得益于市場對更高像素需求和對高透光率鏡頭鏡片需求。同時，像素的發(fā)展也離不開鏡頭光學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新。如今，高清監(jiān)控鏡頭對應(yīng)的像素與焦距段幾乎完全覆蓋。不過，從眾多業(yè)內(nèi)人士中了解到，客戶更青睞于對高清長焦鏡頭的選擇，而此類鏡頭也將會是高清鏡頭發(fā)展的重要方向。

需求增長明顯 行業(yè)仍需正規(guī)化

目前，國內(nèi)安防市場百萬高清颶風(fēng)頗有席卷之勢，各地大型聯(lián)網(wǎng)高清監(jiān)控系統(tǒng)的搭建也進行的如火如荼，這吸引了眾多芯CCD/CMOS廠商推出相應(yīng)的百萬、200萬、300萬、500萬、1000萬像素級別的CCD/CMOS傳感器。敏感的鏡頭廠商充分發(fā)揮敏銳的市場嗅覺，紛紛推出對應(yīng)的高清監(jiān)控鏡頭產(chǎn)品。隨著高清槍機、高清高速球機、高清一體化攝像機市場占有率不斷攀升，帶動高清監(jiān)控鏡頭的市場份額呈現(xiàn)出良好的增長趨勢。目前，活躍在國內(nèi)CCTV鏡頭市場的主要廠商有騰龍、圖麗、賓得、富士能、COMPUTAR、KOWA、鳳凰光學(xué)、福建福光、鴻發(fā)光電、啟光、東亞光學(xué)等。這些企業(yè)的發(fā)展動向是國內(nèi)高清監(jiān)控鏡頭市場發(fā)展的風(fēng)向標(biāo)，筆者從這些企業(yè)了解到，目前百萬高清監(jiān)控鏡頭占據(jù)了企業(yè)鏡頭生產(chǎn)30-40%的銷售份額，平均每年以10-15%的增長率快速增長，可見高清監(jiān)控鏡頭在國內(nèi)的發(fā)展形式較為明朗。

不過，在高清監(jiān)控鏡頭快速發(fā)展的今天，我們也要正視其在發(fā)展過程中衍生出的一絲“毒瘤”。從2009年高清概念推廣以來，跟隨攝像機的發(fā)展腳步，鏡頭在推廣方面也逐漸打起了高清的旗幟。雖然攝像機像素和清晰度在不斷提升，但鏡頭并沒有和攝像機齊頭并進。目前國內(nèi)市場上模擬鏡頭冒充百萬像素高清鏡頭的現(xiàn)象很普遍。不同品牌的高清鏡頭，即使標(biāo)稱同樣的像素，但效果明顯不一樣?？梢哉f，目前市場上對高清鏡頭概念不清，對像素的定義不夠明確，鉆無標(biāo)準的空子的品牌非常多，魚龍混雜，給客戶選擇鏡頭造成了巨大的困惑。高清監(jiān)控鏡頭行業(yè)需要正規(guī)化，鏡頭廠商不得不正視。

技術(shù)創(chuàng)新促發(fā)展

與眾多安防子產(chǎn)品相似，高清監(jiān)控鏡頭的競爭也異常激烈，其表現(xiàn)出市場推廣宣傳外，技術(shù)革新是各鏡頭廠家的核心競爭力，而技術(shù)之間的競爭，不外乎鏡片、鏡頭材質(zhì)、像素、特殊功能之間的創(chuàng)新。這主要表現(xiàn)在高清監(jiān)控鏡頭的鏡片技術(shù)、高分辨率、IR紅外對應(yīng)、透霧等特殊功能的提升與創(chuàng)新。

鏡片技術(shù)可謂是整個鏡頭的核心所在。目前，高清監(jiān)控鏡頭的鏡片技術(shù)更新主要集中在非球面技術(shù)的應(yīng)用、多層鍍膜技術(shù)的結(jié)合、高透光度鏡片、高折射率、超低色散鏡片的選用。

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。而非球面鏡頭也可以簡化鏡頭的光學(xué)結(jié)構(gòu)，從而使得鏡頭能獲得較大的口徑，攝光量也會大幅增加。再者，非球面技術(shù)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。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。多層鍍膜技術(shù)作用在于消除鬼影、眩光及抵抗折反射所產(chǎn)生的光斑，同時可以讓鏡頭反射率降低，增加鏡片上的進光量。如今，非球面技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到復(fù)合非球面技術(shù)層面，這是鏡頭為達到小型化和最佳成像品質(zhì)的技術(shù)研發(fā)結(jié)果。有些鏡頭廠商會使用3到4片復(fù)合非球面鏡片。該鏡片起到了矯正球面像差、畸變等各種像差的效果，大幅提升了成像質(zhì)量。由于1片非球面鏡片相當(dāng)于多片普通鏡片，使用少量鏡片制造高倍率變焦、高畫質(zhì)及輕量化的鏡頭便成為可能。

高折射率鏡頭也是高清監(jiān)控鏡頭技術(shù)發(fā)展之一，此類技術(shù)產(chǎn)品的光學(xué)系統(tǒng)長度的減小，使鏡頭在保持相同焦距、相同光圈的時候直徑得以大幅降低，從而實現(xiàn)了鏡頭整體的小型。高折射鏡片的創(chuàng)新應(yīng)用，在小型化的同時亦能有效矯正各種像差。超低色散高清鏡頭在原來LD鏡片“低色散性”和“異常分散性”的基礎(chǔ)上，進一步抑制“色差”的發(fā)生，實現(xiàn)更高精度的“2次光譜”矯正。由此可徹底消減影響畫質(zhì)的一大因素“色差”的發(fā)生，從而獲得高對比度，鮮明銳利的表現(xiàn)力。此外，高透光鏡頭相比前兩者雖然給鏡頭提供的性能不盡相同，但均是殊途同歸，其本質(zhì)都是為鏡頭的出色成像提供強有力的技術(shù)支撐。

分辨率的提升更是日新月異，鏡頭廠商之間似乎出現(xiàn)了一種“較真”現(xiàn)象：但凡有廠家推出百萬高清監(jiān)控鏡頭時，其它廠家就會適時的推出同級別或比之高級別的監(jiān)控鏡頭，這使得目前鏡頭市場涵蓋了百萬像素、200萬像素、300萬像素、500萬像素甚至是1000萬像素的高清產(chǎn)品，產(chǎn)品種類也豐富齊全

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，顯而易見，通過鏡頭后的折射也不一樣，這就產(chǎn)生了色差。色差使得鏡頭的清晰度下降，聚焦不實的重要因素，普通的CCTV鏡頭在光學(xué)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，特殊光學(xué)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)鏡頭也就應(yīng)運而生。目前，大多高清監(jiān)控鏡頭均采用此類技術(shù)，且該技術(shù)也表現(xiàn)的越來越成熟，使得鏡頭的紅外效果能對攝像機的夜視監(jiān)控提供強力支持。

隨著高清監(jiān)控鏡頭的發(fā)展，人們已不能滿足于基礎(chǔ)的鏡頭技術(shù)，而是在追求更高一層的特殊應(yīng)用，透霧鏡頭就是其中之一。透霧鏡頭是指在紅外光領(lǐng)域的長波長光線(700nm-950nm)的透過率非常高，且同時具備能控制這種高波長光線在攝像機傳感器內(nèi)成像面功能的鏡頭。通過將這種鏡頭與高清攝像機配套使用，即使在霧氣、灰塵、煙霧、小雨等惡劣環(huán)境中，也可拍攝到非常清晰、高對比度的黑白影像。具體表現(xiàn)為利用近紅外光線可繞射微小顆粒原理，在薄霧天氣采用近紅外濾色片、鍍膜技術(shù)及電子圖像增強技術(shù)，能穿透薄霧，監(jiān)控距離達到能見度的1.5倍以上，使得遠距離全天候安全監(jiān)控不再有盲點。

另外，類似在數(shù)碼相機應(yīng)用的多焦點成像技術(shù)也逐漸移植到安防高清監(jiān)控鏡頭中。該技術(shù)的原理就是讓鏡片在成像點上可以有多點成像，這像的影像實時在抓拍時沒有清晰的錄下或抓下圖像，也可以在事后的影像回放上或抓拍照片上再還原應(yīng)有的清晰焦距點，這對監(jiān)控系統(tǒng)事后的事件舉證有了歷史性突破的意義。隨著安防鏡頭技術(shù)的發(fā)展，如今成熟的相機鏡頭技術(shù)也會逐漸的應(yīng)用到安防高清監(jiān)控鏡頭中，如防抖技術(shù)、內(nèi)對焦技術(shù)、不規(guī)則色散技術(shù)、超聲波馬達等先進鏡頭技術(shù)。

材質(zhì)與選擇應(yīng)用需注意

安防高清監(jiān)控鏡頭的材質(zhì)對鏡頭的壽命、成像效果等均密不可分。外殼的材料可以影響鏡頭的抗衰性能，接口的材質(zhì)可以影響滑絲的程度，鏡片的材質(zhì)直接影響成像效果，齒輪的材料與機械壽命密不可分。目前，鏡頭主要的材質(zhì)是金屬和高端塑膠。

金屬材料的鏡頭在小廠和低端鏡頭中常常使用，原因是可以省去昂貴的模具費用，而帶來的后果是由于每個鏡頭的部件單獨加工，個體之間存在誤差，因此鏡頭品質(zhì)的一致性較差，這對后期的置換安裝存在一定影響。相比之下，采用模具壓鑄而成的高性能塑料材質(zhì)在鏡頭中的運用不僅輕便而且鏡頭的光學(xué)性能、壽命等都有一定提升，成本也相對較低。目前眾多CCTV高清鏡頭產(chǎn)品中，均采用工程塑料鑄造。

但某些特定場合的特殊需求下，要求CCTV鏡頭具備更高的像素、更低的誤差，此類工業(yè)級鏡頭往往采用金屬部件。不過，這種工業(yè)級鏡頭對金屬材質(zhì)的選擇具備極其嚴格的標(biāo)準，與普通的金屬材質(zhì)有根本的差別，要想達到高精度、高像素、超低誤差效果此種金屬材質(zhì)要優(yōu)于塑膠材料，因此在高清工業(yè)鏡頭上往往采用金屬部件。

另外，在鏡頭的選擇上要注意：1.接口必須一致，C接口鏡頭可以加裝轉(zhuǎn)接環(huán)接在CS口的攝像機上，而CS接口的鏡頭則必須只裝在CS接口的攝像機上，否則不可成像；2.鏡頭的配置要注意鏡頭靶面必須大于等于攝像機的靶面，比如1/2鏡頭可用在1/2攝像機上，也可用在1/3的攝像機上，但不能用在2/3的攝像機上，如果鏡頭靶面小于攝像機靶面，則畫面四周會出現(xiàn)黑角；像素要匹配，鏡頭像素盡可能不低于攝像機的像素，否則好的攝像機得不到好的表現(xiàn)。

中長焦變倍成趨勢

在高清監(jiān)控類別中手動變焦、自動變焦與定焦鏡頭的市場需求量相對較大，鏡頭廠家的百萬像素級超高性能工業(yè)用定焦鏡頭、變焦鏡頭推陳出新，技術(shù)差異化日益明顯。此類鏡頭為提高鏡頭對實際使用環(huán)境的適應(yīng)能力，提高鏡頭的近距離拍攝性能。不過，隨著城市化發(fā)展腳步的不斷邁進，遠距離視頻監(jiān)控逐漸被市場認可，高清高速球、高清一體機的市場需求量暴增，而在一體機芯少則18X變焦，多則30X倍變焦的技術(shù)發(fā)展下，促使安防監(jiān)控鏡頭的中長焦變倍功能需求潛力巨大。

目前，在監(jiān)控市場應(yīng)用量最大的100－400mm焦距段，高清產(chǎn)品已經(jīng)完全覆蓋，部分鏡頭廠商的8-240mm、12-360mm等高達500萬像素的中長焦高清鏡頭也相繼面世，長焦距的750mm和1000mm的產(chǎn)品也已經(jīng)被熟悉和廣泛應(yīng)用。不過由于具備中長焦高清鏡頭制造實力的鏡頭廠商相對較少，所以此類的價格相對較高。

再者，城市道路監(jiān)控、城市高空瞭望、高速公路等遠距離監(jiān)控點的增多對中長焦高清鏡頭的市場發(fā)展也具備一定刺激意義。在此類遠距離監(jiān)控場所中，鏡頭焦距的選擇需要配合實際的應(yīng)用情況，這樣才能達到理想的監(jiān)控效果，再配合非可見光的照明系統(tǒng)，同步變焦、自動聚焦等先進技術(shù)，可實現(xiàn)全天候高清視頻監(jiān)控。

結(jié)束語

總而言之，無論是鏡片技術(shù)的發(fā)展，抑或是鏡頭材質(zhì)的選擇運用與鏡頭制造工藝的優(yōu)劣，都離不開實際使用的檢驗。真正的高清監(jiān)控鏡頭講究的是整個畫面的清晰度，也就是高反差和高分辨率的效果鏡頭中心的像素與鏡頭邊緣的像素差幾乎為零的理想效果，這檢驗的是鏡頭廠商的技術(shù)實力，也是對高清鏡頭的基本要求之一。

隨著社會的發(fā)展對監(jiān)控要求越來越高，鏡頭對像素的要求也會越來越高。在要求高像素的同時，對畫質(zhì)的效果、更高的裝配和檢測技術(shù)、出貨包裝、裝配和制造的過程要求更精密，組裝環(huán)境的潔凈度都需具備一定的技術(shù)要求。此外，也需要鏡頭在工程性能上要突出施工的便利和使用過程中的穩(wěn)定性。