攝像機(jī)作為視頻監(jiān)控的先頭部隊(duì)，“高清颶風(fēng)”對(duì)其影響自然最為激烈，以致大部分?jǐn)z像機(jī)生產(chǎn)商業(yè)逐漸加大對(duì)高清攝像機(jī)的研發(fā)投入。所謂“工欲善其事，必先利其器”，沒有匹配的高清鏡頭，前端高清攝像機(jī)也不能發(fā)揮出應(yīng)有的效果。所以，前端鏡頭的選擇也是工程商構(gòu)建整個(gè)高清監(jiān)控系統(tǒng)的重要部分。

　　百萬高清鏡頭爭奇斗艷

　　當(dāng)工程商意識(shí)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(duì)嚴(yán)謹(jǐn)，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(jī)應(yīng)用的增多，傳統(tǒng)鏡頭的光學(xué)成像已經(jīng)不能滿足百萬像素?cái)z像機(jī)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。深圳市科安信實(shí)業(yè)有限公司(KOWA中國區(qū)總代)市場(chǎng)部總監(jiān)王剛表示：“未來CCTV鏡頭市場(chǎng)的爭奪中，高清鏡頭市場(chǎng)將會(huì)成為主要競(jìng)爭趨勢(shì)，能否跟上高清監(jiān)控的腳步，將會(huì)決定在競(jìng)爭中的勝負(fù)。”

　　目前，活躍在國內(nèi)CCTV鏡頭市場(chǎng)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(xué)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(duì)應(yīng)鏡頭的中長焦大變倍電動(dòng)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。

　　產(chǎn)品組合

　　早在2006年，圖麗就推出了百萬像素對(duì)應(yīng)鏡頭，如今百萬像素TVR0314HD、TVR0916HD以及2011年最新推出的TVR1020HD 10-50mm、1/1.8”、300萬像素、感應(yīng)紅外鏡頭都具有良好的市場(chǎng)反應(yīng)。

　　騰龍?jiān)?007年開發(fā)了CS接口1/3型2.4mm-6mm、3.0mm-8mm、5mm-50mm百萬高清CCTV鏡頭，以及2011年剛推出的全畫面3百萬像素的2.8mm-8mm紅外對(duì)應(yīng)鏡頭。在FA鏡頭領(lǐng)域，騰龍還提供焦距在6.5mm到50mm之間的系列的工業(yè)用高清定焦鏡頭。另外騰龍還為一體機(jī)開發(fā)廠商提供18倍自動(dòng)變焦全畫面130萬一體機(jī)鏡頭以及3mm-9mm兩百萬像素的手動(dòng)變焦鏡頭。

　　富士能如今的百萬高清CCTV鏡頭涵蓋1/3”的2.2-6mm、2.8-8mm、2.8-12mm、15-50mm變焦鏡頭、1/2”的8-80mm、10-320mm、15.6-500mm多種高清鏡頭，像素在130萬-300萬不等，還有高達(dá)500萬像素的魚眼定焦鏡頭。

　　KOWA針對(duì)300-500萬像素的攝像機(jī)要求，推出了3.5mm-10mm及10mm-20mm百萬像素對(duì)應(yīng)鏡頭，由于KOWA鏡頭在中長焦的表現(xiàn)在同行中也是佼佼者，所以該公司的8-120mm、8-240mm、12-360mm等高達(dá)500萬像素高清鏡頭在業(yè)內(nèi)頗受好評(píng)。

　　PHENIX(鳳凰)推出的EX系列CCTV鏡頭，是基于PHENIX(鳳凰)最高的光學(xué)設(shè)計(jì)能力和光學(xué)制造加工能力的產(chǎn)品，EX系列全系對(duì)應(yīng)300萬以上像素，專為高清監(jiān)控?cái)z像機(jī)配備，未來EX系列還將推出高于500萬、1000萬像素的高指標(biāo)產(chǎn)品。

　　從各大廠商的表現(xiàn)來看，高清CCTV鏡頭已經(jīng)逐漸開始普及，業(yè)內(nèi)人士也普遍認(rèn)為，目前百萬像素高清鏡頭已大量用于道路監(jiān)控及卡口抓拍，部分平安城市及銀行項(xiàng)目也著手高清鏡頭應(yīng)用?？傮w上來說，高清鏡頭市場(chǎng)比例近一年有加速的趨勢(shì)，用戶的反饋也比較不錯(cuò)。

　　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(chǎng)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(jī)的高清程度的進(jìn)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(shì)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(jìn)的鍍膜水平、更合理的光學(xué)設(shè)計(jì)，更精密的零部件加工條件，更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难b配工藝;如此才能實(shí)現(xiàn)監(jiān)控需求的更清晰的畫質(zhì)。”上海肯高商貿(mào)有限公司北京分公司市場(chǎng)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(xiàng)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(diǎn)。再者非球面鏡頭也可以簡化鏡頭的光學(xué)結(jié)構(gòu)。如FUJINO(富士能)百萬高清鏡頭產(chǎn)品就充分運(yùn)用廣播電視用高清鏡頭的高度光學(xué)設(shè)計(jì)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(xué)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡化，這樣在光學(xué)通路和機(jī)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(gè)平面，從而能清晰有效的利用整個(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。如KOWA公司生產(chǎn)的LMVZ38A-IR(1/3”f/3~8mm F/1.0)系列鏡頭。這種鏡頭之所以達(dá)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?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，并且光線經(jīng)過的鏡片少，因而使透光率大大增強(qiáng)，圖像畫面也變得細(xì)致明亮。如KOWA的LMVZ550A-IR(1/3”f/5~50mm F/1.4)系列鏡頭，其中僅使用了兩片非球面鏡片。它不僅實(shí)現(xiàn)了體積小、重量輕，而且增強(qiáng)了透光率，保證了成像質(zhì)量。

　　非球面鏡片的重要特點(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。

　　“多層復(fù)合鍍膜”解決色差之利器

　　鏡頭為什么需要鍍膜?因?yàn)槿魏挝矬w對(duì)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(huì)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(shí)上每一種鏡片都受到自身物理因素的限制，導(dǎo)致像差的產(chǎn)生，所以，當(dāng)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(huì)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(yán)格，所以絕大部分鏡頭都采用多層復(fù)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(duì)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(lán)、深黃和深綠色。其中深綠色的鍍膜可以同時(shí)增加光譜兩端的藍(lán)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(gè)鏡片不可能都鍍上同一種增透膜，否則這個(gè)鏡頭就會(huì)發(fā)生偏色。

　　IR紅外對(duì)應(yīng)技術(shù)提供全天候高清監(jiān)控

　　在24小時(shí)的全天候監(jiān)控中，經(jīng)常會(huì)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(huì)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(shí)的重要因素，普通的CCTV鏡頭在光學(xué)設(shè)計(jì)的時(shí)候只針對(duì)350-700nm的波段光進(jìn)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(jì)與特殊光學(xué)材質(zhì)的運(yùn)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(duì)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(chǎng)競(jìng)爭的日趨激烈，越來越多的CCTV鏡頭使用塑料機(jī)身。從材料學(xué)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(biāo)已經(jīng)越來越高，而其成本低，易于大批量加工的優(yōu)勢(shì)得以體現(xiàn)。精密的零部件加工與嚴(yán)謹(jǐn)?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(jī)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(dá)到金屬鋁的標(biāo)準(zhǔn)，完全適用于最為嚴(yán)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(dá)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(dá)到環(huán)保要求，不會(huì)在生產(chǎn)過程中對(duì)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(jì)，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(huì)出現(xiàn)滑絲現(xiàn)象。

　　超低色散鏡片還原真實(shí)色彩

　　不同波長的光線會(huì)有不同的折射率，紅、藍(lán)、綠三種基本光源聚在不同焦點(diǎn)上，從而產(chǎn)生色散問題出現(xiàn)，當(dāng)鏡頭的焦距越長，色散也就越明顯。在現(xiàn)實(shí)生活中，長焦鏡頭的使用當(dāng)然必不可少。ED(Extra-low Dispersion)和LD(Low Dispersion)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(duì)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(shí)際出發(fā)

　　百萬高清鏡頭的種類有很多種：手動(dòng)、自動(dòng)光圈、手動(dòng)、自動(dòng)變焦、長焦、定焦、魚眼、自動(dòng)聚焦、紅外對(duì)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(duì)于封閉的走廊、無光線直接照射的內(nèi)室，選用手動(dòng)變焦鏡頭比較合適，畢竟相對(duì)自動(dòng)變焦鏡頭，前者成本較低。對(duì)于光線環(huán)境經(jīng)常變化的監(jiān)控場(chǎng)所，主要選擇自動(dòng)光圈。而自動(dòng)光圈的控制信號(hào)又分為DC(直流電壓控制)及VIDEO(視頻信號(hào)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(chǎng)景范圍的大小，以及所要求被監(jiān)視場(chǎng)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)Computar T2Z2814CS-2鏡頭，這種鏡頭為1/3”CS型接口手動(dòng)光圈鏡頭，其焦距2倍可調(diào)(手動(dòng)調(diào)焦)。調(diào)焦范圍為2.8-6.0mm，視場(chǎng)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(shí)可方便地根據(jù)實(shí)際需要，靈活實(shí)現(xiàn)對(duì)被監(jiān)視場(chǎng)景的“點(diǎn)”或“面”的監(jiān)視效果?；蛘哌x用魚眼鏡頭，不過此類鏡頭造價(jià)相對(duì)昂貴許多，如不考慮成本的情況下，要實(shí)現(xiàn)無盲角監(jiān)控還是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。

　　在大范圍監(jiān)控場(chǎng)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(chǎng)、車站等環(huán)境中，可根據(jù)實(shí)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(jià)格越高，可在綜合考慮系統(tǒng)造價(jià)允許的前提下，適當(dāng)選用高倍數(shù)變焦鏡頭。如遠(yuǎn)程高清監(jiān)控距離在1公里以上，甚至更遠(yuǎn)距離，這種遠(yuǎn)距離空氣的成分變化，遠(yuǎn)處環(huán)境的影響都會(huì)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(yuǎn)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(dòng)時(shí)采用螺旋推進(jìn)，即鏡片圍繞主軸旋轉(zhuǎn)前進(jìn)，所以不會(huì)發(fā)生偏心的情況，對(duì)于長焦鏡頭的運(yùn)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(dá)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(dāng)不錯(cuò)。

　　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(xué)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(gè)：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(duì)如此挑戰(zhàn)，百萬高清監(jiān)控鏡頭要想真正實(shí)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(huì)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(chǎng)反應(yīng)。