前言
鏡頭是監(jiān)控系統(tǒng)的最前端，也是監(jiān)控攝像機的取像眼睛，因此在鏡頭的選型與搭配上對監(jiān)控系統(tǒng)而言是非常重要的一個環(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用技術，一直被安防監(jiān)控產業(yè)所關注，大多數(shù)安防人對于監(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驗，大部分的安防人不會對鏡頭的核心技術深入了解，更不會去理解它與監(jiān)控工程在應用上的關系。通過本期的高清與百萬像素鏡頭測試單元，本刊期望能由測試結果引發(fā)安防人去關注到高清與百萬像素鏡頭的相關技術及實務，透過此次產品的剖析來推動安防人對監(jiān)控鏡頭的選型與應用。
高辨識率與高透光性仍是鏡頭最大關注點
過去本刊曾嘗試采用同一規(guī)格的高清鏡頭進行專題測試，但實際參與者卻是多樣性的產品，而本期所參與的鏡頭產品也是從口徑到像素數(shù)有著極大的差別，同時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的測試下，其實很容易從鏡頭辨識率的EIA Chart上去看到在中心與邊緣的辨識效果，從圖1的測試結果比對中我們就可輕易透過辨識率進行判斷及選型。這樣的測試結果也突顯幾個應用層面上的焦點：更高像素、更高透光比的鏡頭，進一步驗證了300萬、500萬這樣的高清百萬像素鏡頭已經商品化，更高密度透光率的鏡片已成成為視頻監(jiān)控市場的新寵。更高的像素應用鏡頭也代表著攝像機的高清程度已經達到一個應用穩(wěn)定且成熟的階段。這也意味著：高辨識率、高透光率鏡頭產品必然成為未來發(fā)展趨勢。
高清與百萬像素鏡頭技術指標
在高清與百萬像素鏡頭技術中，透光率大小直接影響鏡頭像素高低，是高清畫質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。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是決定鏡頭質量因素之一。鏡片材質一般分為玻璃鏡片、復合材料鏡片和樹脂鏡片，而監(jiān)控鏡頭中一定要應用玻璃鏡片。因為樹脂和復合材料鏡片在高溫和暴曬的條件下容易老化，甚至變形，嚴重影響成像質量和鏡頭質量。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。不過實際制造過程中，極少有廠家會在小焦距的鏡頭中應用非面鏡片。雖然在宣傳中大肆渲染非球面，但實際上用得很少，通過測試可以很容易看出，如果成像后畫面邊緣有稍微模糊現(xiàn)象，如同圖1內邊緣的測式結果，很容易分辨出球面與非球面鏡片的結構與效果。
當然，現(xiàn)在的鏡頭技術已非昨昔，很多高清鏡頭在非球面鏡片下，可通過在玻璃表面進行鍍膜，使之成為非球面結構方式來增進透光率及焦點準度。但是這兩種非球面工藝成本都不低，造成鏡頭整體的價格也更高，所以非球面鏡片及其它鏡片的關鍵技術成為鏡頭優(yōu)質與否的焦點，更是鏡頭技術的指標。
高清百萬像素鏡頭關鍵技術
鏡頭，在技術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、對焦、變焦、防震、紅外濾光和電動鏡頭的伺服馬達等知識，而關于鏡頭內部的一些關鍵技術，可能不會知道太多;而這些不起眼的技術，卻往往是影響鏡頭質量的關鍵。除了非球面技術之外，讓我們從測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
這種鏡片技術通常用于鏡頭的色差控制，提升相片的色彩還原效果，使用這種技術可以使光線折射后產生的光譜穩(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)控上通常會使用LD較多，日系產品在這個部分的采用上較多。
鏡頭鏡片鍍膜(Coating)技術
采用這種技術，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所產生的光斑，同時可以降低鏡頭反射率，增加鏡片上的進光量。這種技術在監(jiān)控鏡頭上都有采用，但鏡頭廠商在這部分的技術能力差異相當大，因此很多情況下，可以以此來作為鏡頭選型時的參考依據(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，不會知道鏡頭鍍膜有多少層級、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或單反相機鏡頭較多。
高透光材質鏡片技術(Fluorite FL)
這種鏡片技術較常見于高級相機的望遠伸縮攝鏡頭以及高倍數(shù)望遠鏡頭上，它的另一個名稱叫瑩石芯片鏡片，特點是有非常低的折射率及LD色散，讓鏡頭在取遠景拉近時不會產生鏡片反射色散問題，這種鏡頭在日系的點動鏡頭系列產品上受到普遍采用。
高折射率鏡片 (HRI)技術
這種鏡頭較為特殊，它是利用鏡片特殊偏光的修正技術來對鏡頭進光時產生的偏光成像差做有效的矯正、減少光學像差，這個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)控上的實質效應不高、較不受監(jiān)控鏡頭廠商關注。
多焦點成像技術(multi Focusing)
這個新技術在2012年已成功應用于數(shù)字相機DSC上，這種多焦點成像技術有個突破性的應用發(fā)展，就是讓鏡片在成像點上可以有多點成像，在實時抓拍時沒有清晰的錄下或抓下圖像，通過該技術，可以在事后的圖像回放上或抓拍照片上再還原應有的清晰焦距點，這對監(jiān)控應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;就會被引用到監(jiān)控鏡頭技術上。監(jiān)控鏡頭的低色散鏡片及非球面鏡片都會應用到此類技術。
以上是幾種在鏡片應用關鍵技術說明，相信這是很多使用者所沒有接觸過的技術部分，通過這個說明也讓我們在鏡頭選型上獲得更多參考信息。
高清百萬像素鏡頭的日夜應用
探討完一些鏡頭關鍵技術后，我們再來談談高清百萬像素鏡頭與環(huán)境照度的關系。首先，攝像機的日夜應用越來越普遍，攝像機的效能及使用時間也越來越無限制，全天候不斷電連續(xù)運作、夜視低照度或移動監(jiān)控也都朝高清高畫質方向發(fā)展。針對這個需求必然也須要有適當搭配的夜視鏡頭，才可以彰顯攝像機的夜視效能，因此我們必須充分掌握對環(huán)境與相應鏡頭的搭配，才能發(fā)揮出鏡頭最佳效果。目前對于日夜兩用攝像機的成像清晰效果要求越來越高。日夜兩用攝像機的優(yōu)勢，即使在低照度，甚至沒有可見光環(huán)境中，仍可運用夜間模式或使用近紅外線燈照射監(jiān)控對象，觀察到清晰的圖像，并且對監(jiān)控對象進行識別，但這些都須要一個適合的鏡頭及紅外線濾光成像焦距技術的配合。如果只用一般無紅線外濾光鏡頭，安裝在日夜兩用攝像機上，在夜間模式時，由于成像焦距無法集中，將會產生焦段模糊的情形，使得圖像產生焦距偏移，無法獲得清晰的圖像。所以，為了克服這個問題，使鏡頭能夠適用于日夜兩用型攝像機，需要從可見光區(qū)域到近紅外線區(qū)域的范圍內，盡量減少焦距差。對鏡頭而言，通常焦距越長，色差的補償就越困難;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及低色散光學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，就可以進行日夜間的監(jiān)控模式Day/Night切換，同時使焦距偏移問題得到控制。這種差異我們也可以由圖2比對來看出。除此之外，由于IR日夜兩用鏡頭的波長范圍較大，因此須注意透光率帶來的光斑問題，慎重的對鏡頭鍍膜做好預先的檢視及挑選。
結語
高清鏡頭搭配高清攝像，已是近兩年來明顯的產品應用趨勢，監(jiān)控應用市場對鏡頭的功能要求及應用能力也越來越高，加上攝像機在高清的發(fā)展上一直領先鏡頭的發(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。
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