隨著前些年開始流行的HDCVI技術(shù)與高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)IPC的發(fā)展，前端攝像頭從最初的標(biāo)清逐步向高清、超高清發(fā)展，不僅像素方面有了突破性進(jìn)展，鏡頭的成像品質(zhì)也開始備受關(guān)注。而今265高效率壓縮編解碼技術(shù)的問(wèn)世，讓當(dāng)初可望而不可及的4K高清畫幅得以實(shí)現(xiàn)并不斷成熟，這一傳輸技術(shù)上的重大突破，擊碎了攝像機(jī)高清成像的平靜，與此同時(shí)也再一次為攝像機(jī)前端的鏡頭提供了一個(gè)極其廣闊的發(fā)展環(huán)境，此期間，大批量的超高清、高品質(zhì)鏡頭如雨后春筍般涌現(xiàn)出市場(chǎng)，工業(yè)安防攝像頭的像素與成像質(zhì)量正在直逼民用單反攝像頭。

　　安防攝像機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)是典型的傳統(tǒng)成像光學(xué)系統(tǒng)，主要有光電傳感器(Image Sensor)、鏡頭(Lens)和調(diào)焦機(jī)構(gòu)組成，外界光線通過(guò)鏡頭的接收傳遞到Sensor表面，光信號(hào)經(jīng)Sensor轉(zhuǎn)變成電信號(hào)傳遞到后端處理，最終體現(xiàn)在顯示器中。故鏡頭作為攝像機(jī)的最前端，其接收到的外界光線是攝像機(jī)收到的第一手信息，可見(jiàn)鏡頭在攝像機(jī)中所扮演角色的重要性。

　　發(fā)展方向

　　一、帶動(dòng)式發(fā)展

　　鏡頭作為攝像機(jī)的最前端，其重要性不必贅述。265高效壓縮解碼技術(shù)與4K高清成像技術(shù)擊碎了新一階段的超高清成像的瓶頸，超高清成像的大門與之開啟的同時(shí)也為安防攝像機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)提出了更高的新需求;4/3 inch大靶面Image Sensor搭載1200萬(wàn)像素強(qiáng)勢(shì)上市，預(yù)示著安防鏡頭的市場(chǎng)即將更新?lián)Q代。

　　1. 高清畫幅、超高像素。

　　隨著大靶面Sensor時(shí)代的到來(lái)，超高像素的概念也被提升了一個(gè)檔次，4/3inch有效成像面搭載1200萬(wàn)像素Image Sensor已經(jīng)廣泛應(yīng)用到智能交通、平安城市等重要領(lǐng)域項(xiàng)目中;265高效壓縮編碼技術(shù)也在不斷的考驗(yàn)中日劇成熟;而4K成像技術(shù)也給市場(chǎng)及用戶帶來(lái)了長(zhǎng)久期待之外的驚艷效果。上述傳輸、成像技術(shù)的突破與大靶面Sensor的問(wèn)世無(wú)形中也對(duì)鏡頭提出了高分辨率的需求。分辨率是指鏡頭再現(xiàn)被攝景物細(xì)節(jié)的能力，分辨率越高，畫面越清晰細(xì)膩;反差是指再現(xiàn)被攝景物的反差細(xì)節(jié)、明暗層次的能力，反差越高，畫面景物輪廓鮮明、邊緣銳利、層次豐富、質(zhì)感強(qiáng)烈、影調(diào)明朗。分辨率高而反差低的鏡頭，影像輪廓不清晰，反差灰暗，影調(diào)平淡，給人感覺(jué)反而不清晰。

　　2. 大Pixel、低噪聲

　　高清畫幅的大靶面不僅為我們帶來(lái)了高像素的畫質(zhì)體驗(yàn)，其更重要的一點(diǎn)

　　是大靶面Sensor為每一個(gè)像素點(diǎn)提供了更大的空間;相對(duì)于之前的小Pixel Size Sensor，大Pixel所能接收到的光線更加充足，各個(gè)波段的光均能夠較多的傳遞到Pixel上來(lái)，是畫面色彩更加飽滿;不僅如此，大Pixel的大空間給了Sensor生產(chǎn)工藝升級(jí)的寶貴機(jī)會(huì)，加之大Pixel所接收到有效光線增多，Sensor的信噪比會(huì)大幅度提升，這也為前端采圖提供了有力的保駕護(hù)航。

　　3. 大光圈、可變光圈

　　如今安防監(jiān)控日趨高清化、網(wǎng)絡(luò)化，安防攝像機(jī)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，很多監(jiān)控條件差、光線昏暗且變化無(wú)常的地方需要安裝功能多樣的攝像機(jī)，尤其是需求滿足全天候24小時(shí)監(jiān)控的環(huán)境條件。對(duì)于夜晚等超低照度環(huán)境，如果鏡頭采集光線不夠，會(huì)導(dǎo)致畫面昏暗甚至全黑的情況，嚴(yán)重影響清晰度。攝像機(jī)低照度性能的提升，超大光圈鏡頭是關(guān)鍵技術(shù)之一。

　　如遇光線經(jīng)常變化的環(huán)境，如車庫(kù)門口的車牌識(shí)別攝像頭經(jīng)常被來(lái)往的車燈照射，可以選擇可變光圈，根據(jù)外界光線環(huán)境不同隨時(shí)調(diào)整光圈大小，控制進(jìn)光量，故未來(lái)大光圈與新形勢(shì)的可變光圈依舊是鏡頭未來(lái)發(fā)展的延續(xù)方向。

　　4. 夜間監(jiān)控

　　目前安防監(jiān)控行業(yè)越來(lái)越重視夜間低照度或者零照度的監(jiān)控效果。目前較多的產(chǎn)品在低照度或者零照度環(huán)境下，需要依靠閃光燈補(bǔ)光進(jìn)行拍攝，而很多國(guó)家不允許使用閃光燈，所以更加要依靠大Pixel Sensor 和大光圈鏡頭以及后端圖像處理的支持。

　　同時(shí)，在保證日間像質(zhì)的前提下，可以利用紅外濾片功能，ED(低折射率高色散系數(shù))玻璃較好地校正色差，提高日夜成像的共焦能力和像質(zhì)。近年來(lái)，各大玻璃廠商也在竭力推廣ED玻璃。

　　5. 超廣角、大視場(chǎng)

　　安防行業(yè)正在向著高清化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展。其中大屏全景拼接

　　技術(shù)目前備受矚目，即將多個(gè)攝像機(jī)所拍攝到的畫面通過(guò)通過(guò)圖像算法的處理并進(jìn)行圖像拼接，使之成為一張圖片，以給人一種全景觀測(cè)的體驗(yàn)。在實(shí)際項(xiàng)目中規(guī)劃中攝像機(jī)所安放的位置、角度、個(gè)數(shù)直接影響全景成像的效果，綜合效果、算法與成本方面的考慮，使用大視場(chǎng)角的廣角鏡頭能夠相對(duì)比較輕松的實(shí)現(xiàn)使用較少攝像機(jī)進(jìn)行大畫幅監(jiān)控。不僅全景拼接技術(shù)，在一些視野開闊的廣場(chǎng)，廣角攝像機(jī)也能體現(xiàn)出它強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，相對(duì)于普通攝像機(jī)，廣角攝像機(jī)能夠同一時(shí)間監(jiān)控更大區(qū)域。

　　廣角攝像頭的最大弊端在于周邊視場(chǎng)畸變較大，導(dǎo)致拍攝圖像變形，且隨著視場(chǎng)角的增大，圖像變形愈加嚴(yán)重，不過(guò)目前后道圖像畸變矯正技術(shù)已經(jīng)比較成熟，圖像變形已經(jīng)無(wú)法限制廣角鏡頭的發(fā)展和應(yīng)用。

　　二、主動(dòng)式發(fā)展

　　除上述為滿足攝像機(jī)成像品質(zhì)需求外，鏡頭本身也是有著巨大的發(fā)展?jié)摿?

　　目前，亟待解決鏡片成型方面的生產(chǎn)工藝，如玻璃鏡片非球面的加工精度，以及鍍膜技術(shù)對(duì)雜散光的遏制效果等。一直以來(lái)鏡頭的更新?lián)Q代都是跟從攝像機(jī)或Image Sensor上的新技術(shù)而專門定制的，若鏡頭生產(chǎn)工藝在現(xiàn)有基礎(chǔ)上有所突破，不僅能夠減少攝像機(jī)或者Image Sensor的研發(fā)設(shè)計(jì)壓力，還有可能引領(lǐng)整個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)的發(fā)展。

　　1.高精度非球面鏡片的沿用

　　順應(yīng)電子市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)，安防行業(yè)產(chǎn)品也會(huì)自然地趨于小型化發(fā)展，產(chǎn)品小型化在節(jié)省空間與外觀精美的同時(shí)必須保證產(chǎn)品原有的功能和品質(zhì)。

　　鏡頭的小型化首先要做的突破是鏡片的小型化，傳統(tǒng)的球面加工技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足小尺寸鏡片實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有鏡頭光學(xué)效果需求，更新鏡片加工工藝，制作高精度非球面鏡片是鏡片加工工藝的發(fā)展趨勢(shì)。

　　非球面加工工藝可以校正球面像差，大幅度提高鏡頭的成像質(zhì)量。非球面塑料鏡片形狀是通過(guò)精確設(shè)計(jì)計(jì)算并由精密模具注塑而成，其精度超高，而玻璃非球面鏡片則是由精密的車床打磨完成，精度比注塑稍遜，一片非球面鏡片就能實(shí)現(xiàn)多個(gè)球面鏡片校正像差的效果。采用超精密模造非球面鏡片的鏡頭可以有效地減小鏡頭體積的同時(shí)，使得鏡頭的成像更清晰，透光度更好，色彩還原更加準(zhǔn)確。

　　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(guò)鏡片聚焦到同一個(gè)平面，從而能清晰有效地利用整個(gè)鏡片的表面，使整個(gè)鏡片都能正確聚焦，相對(duì)使有效通光口徑變大。有效通光口徑增大，就能讓更多的光線投射到Sensor感光面上，也相應(yīng)于增加了靈敏度。并且，因?yàn)橐黄乔蛎骁R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，又因光線經(jīng)過(guò)的鏡片少，因而使透光率大大增強(qiáng)，圖像畫面也變得細(xì)致明亮。非球面鏡片的另一重要特點(diǎn)是可以改善鏡片邊緣部分對(duì)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(guò)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(shí)，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(jìn)行了修正，從而有效地消除了桶形失真。非球面的設(shè)計(jì)修正了影像不清，視界歪曲、視野狹小等不良現(xiàn)象，使成像更清晰、細(xì)膩，通常用于廣角和超廣角鏡頭中，適合廣場(chǎng)、停車場(chǎng)等大范圍監(jiān)控場(chǎng)所。

　　2.新型鍍膜技術(shù)的問(wèn)世

　　鏡頭的透光率是指鏡頭鏡片的透光能力，主要決定因素是鍍膜技術(shù)。鏡頭鍍膜是利用真空蒸汽沉積技術(shù)在鏡頭上布置的一層極薄透明的膜，防反射的膜層能產(chǎn)生增透效果，透光率越高，透光量就越大，照度要求也就越低，在逆光攝影時(shí)，由于膜層影響，能使易產(chǎn)生的幻像和光暈降低到最小程度，尤其是在夜間監(jiān)控條件下，照度的高低是一個(gè)夜間鏡頭品質(zhì)的決定因素。

　　鏡頭鍍膜是一般在鏡片加工拋光完成后進(jìn)行的重要生產(chǎn)流程，鏡片涂層的主要類型包括納米涂層、集成涂層、復(fù)合涂層和透明涂層，還有一些高性能涂層BBAR和高保真涂層，目前監(jiān)控鏡頭以BBAR跟納米涂層方式較多，其余大多用于DSC或單反相機(jī)鏡頭較多。鍍膜涂料依每個(gè)廠家的技術(shù)出現(xiàn)差異，所有監(jiān)控鏡頭涂層都不能保證完全一致，對(duì)此未來(lái)可能會(huì)出臺(tái)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)予以管控。

　　3.攝像一體機(jī)

　　隨著高精度注塑工藝的進(jìn)步與模具精度的升級(jí)，鏡頭攝像機(jī)一體化已經(jīng)逐漸成為監(jiān)控?cái)z像機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)，鏡頭在趨于小型化的同時(shí)，要滿足鏡頭和攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)一體化，雖然這對(duì)鏡頭的組裝工藝會(huì)有很大影響，但一體機(jī)的快速聚焦功能和操控的靈活性會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)它繁瑣的生產(chǎn)工藝。

　　結(jié)語(yǔ)

　　在光學(xué)領(lǐng)域，人們對(duì)成像光學(xué)樂(lè)此不疲的期待永遠(yuǎn)在于圖像能否更加清晰，畫面能否更加細(xì)膩;相對(duì)于之前單反鏡頭、手機(jī)鏡頭的像素攀升歷史，加之現(xiàn)如今傳輸技術(shù)的突破與新一階段高清成像的需求，安防鏡頭作為監(jiān)控各個(gè)重要地區(qū)、重大事件的核心部件，必定沿著高清化趨勢(shì)一路走下去;與此同時(shí)，鏡頭市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨白熱化，會(huì)迫使企業(yè)創(chuàng)新能力的增強(qiáng)。