镜头，摄像机的生命之窗 - 安防知识网

若说眼睛是人类的灵魂之窗，那么镜头就是摄像机的生命之窗，镜头的优劣直接影响到摄像机成像是否清晰。特别在一片高清化吶喊声的环境中...

文/张淂福本刊资深技术顾问责任编辑/刘庆文

　　摘要：若说眼睛是人类的灵魂之窗，那么镜头就是摄像机的生命之窗，镜头的优劣直接影响到摄像机成像是否清晰。特别在一片高清化吶喊声的环境中，若要实现摄像机的效能最大化，除了摄像机本身感光组件与电路设计的因素外，还需为其选配一款合适的镜头，才能展现出摄像机的成像效果。不同的镜片组合，成像距离也各有不同。镜头在满足摄像机对不同场景及监控距离、角度的要求，工程商在搭配不同类型监控摄像机镜头的同时，也必须慎重的看清楚各项镜头参数，以下我们仅就镜头迈入高清与超高清应用的一些问题与种种特性分别进行探讨。

　　谈到镜头，不免会先联想到现在最受关注的百万高清镜头，以整个安防市场来讲，虽然有号称安防摄像机使用的1600万像素摄像机镜头，但深入了解这些都是用于AV专业摄影器材使用或是大口径尺寸的感光组件所用的，真正用于监控摄像机的百万高清镜头大概目前也只能实现到800万的程度。但或许您会问到这么长久以来，到底高清摄像机用的百万像素镜头与一般镜头的差异在那呢?在这里来告诉您。

　　高清用的百万摄像机镜头与一般镜头差异

　　首先是二者清晰度不同。一般来说普通镜头在成像画面中心部位的清晰度是最高的，而边缘的清晰度相对差一些。普通镜头总体清晰度可达到50万像素的要求。但高清镜头则完全不同，实际上，决定镜头清晰度的关键因素有三个：

　　镜片材质和纯度;镜片的杂质越少，其产生的干扰光线越少，画面清晰度更高;

　　镜片的研磨精度;镜片的研磨精度由研磨设备决定，目前国内镜头与国外镜头的差异就体现在这一点;

　　镜片的镀膜精度;镀膜工艺的精确控制也是镜头清晰度的决定因素之一。

　　另外，百万高清镜头大都采用非球面镜片设计，可减低像差，这种设计相对于普通镜头，不但提高清晰度的同时也做到了小型化的设计;而非球面镜片技术是通过特殊的光学设计技术，从图像中心到周边部分的画质都实现高解晰力、高对比度的画面，比传统镜头提高了大约2.5倍以上的解晰力，就算在图像进行剪切后或光学放大功能时，依然能保证高画质条件。

　　再来是二者第二个差异是对光谱的透射能力不同。镜头的光谱透射能力也有助于画面清晰度的提高。镜头在宽带率光线上的透射，将会大大提高摄像机靶面的受光量。可增强画面的对比度和亮度，对画面的细节表现更丰富。而对于光谱矫正能力的差异来说，只有较宽光谱的透射能力对于高清成像还是不够，如果镜头对光谱的矫正能力不足，反而将使部分波长不能准确的在摄像机感光靶面上成像，致使重影及虚像的产生。而这种宽带率光线透射技术就算是一般普通镜片通过镀膜也无法实现，这就是百万高清与一般镜头的差异所在。

　　不为人知的镜头关键技术

　　除了上述所提的差异外，高清百万高清镜头，在技术原理与特性上是跟一般镜头相差无几。不过，大部分人都只知道光圈、对焦、变焦、防震、红外滤光和电动镜头的伺服马达这些镜头基础知识。而对于镜头内部的，特别是百万高清镜头的一些关键技术，并不甚解，但这些看起来不起眼的技术，却冥冥之中成为影响镜头质量的关键，而这个部分我们在过去文章中也曾发表过，不过为了温故知新，我们再重新提出来探讨如下。

　　低色散镜片(LD，Low Dispersion或 UD，Ultralow Dispersion)技术

　　这种镜片技术通常用于镜头的色差控制，提升相片的色彩还原效果，使用这种技术可以使光线折射后产生稳定的光谱，也就是说光在透过镜片折射后的色差小越，成像颜色与七原色就越是相同。在监控上通常会使用LD较多，日系镜头产品在这个部分的采用较多。

　　镜头镜片镀膜(Coating)技术

　　采用这种技术，能在镜头上抵消镜片的反射光，其作用在于消除鬼影、眩光及抵抗折反射光时所产生的光斑，同时可以降低镜头反射率，增加镜片上的进光量(透光率)。这种技术在监控镜头上都有采用，但镜头厂商在这部分的技术能力差异相当大，因此很多情况下，能以此来作为镜头选型时的参考依据。另外要讲的是，这种镜片的镀膜部分，使用者大概都只知道有没有镀膜而已，不会知道镜头镀膜有多少层级、有何不同，镜头镀膜大概可以分为纳米镀膜(Nano)、集成镀膜(Integrated Coating)、次波长镀膜(Sub wavelength Coating)、多层镀膜(Multi Coating)、透明镀膜(Transparency Coating)和BBAR多层镀膜、HFT镀膜等类型，虽然这么多镀膜技术都不一定都会用在监控上，而目前监控镜头以BBAR跟Nano方式较多，其余大多用于数字相机DSC或单眼相机镜头。

　　高透光材质镜片技术(Fluorite FL)

　　这种镜片技术较常用于高级相机的望远伸缩摄镜头以及高倍数望远镜头上，它的另一个名称叫萤石芯片镜片，特点是有非常低的折射率及LD色散，让镜头在取远景拉近时不会产生镜片反射色散问题，这种镜头在日系的点动镜头系列产品上受到普遍采用。

　　高折射率镜片 (HRI)技术

　　这种镜头较为特殊，它是利用镜片特殊偏光的修正技术来对镜头进光时产生的偏光成像差做有效的矫正、减少光学像差，这个部分可让镜头体积缩小、轻量化，通常适用于数字相机DSC或监控On-Bosard板镜头上，但这在监控上的实质效应不高、较不受监控镜头厂商关注。

　　多焦点成像技术(multi Focusing)

　　这个新技术在2012年已成功应用于数字相机DSC上，这种多焦点成像技术有个突破性的应用发展，就是让镜片在成像点上可以有多点成像，在实时拍摄时没有清晰的录下或抓下影像，通过该技术，可以在事后的影像回放上或拍摄照片上再还原应有的清晰焦距点，这对监控应用上事后的事件举证有了历史性突破，但目前尚未被大量引用到监控镜头上，相信不久的未来;就会被引用到监控镜头技术上。监控镜头的低色散镜片及非球面镜片都会应用到此类技术。

　　以上几种是镜头在镜片关键技术上的应用说明，相信这是很多监控系统用户所没有接触过的技术信息部分，通过这个说明也让我们在镜头选型上获得更多参考信息。

　　如何辨别高清百万像素摄像机镜头

　　以上谈了那么多高清镜头的差异化与关键技术，但说实在话，一般的工程商还是无法很容易的去分辨出高清与非高清镜头的差异及选用，因此在文章最后，我们应如何识别高清与非高清百万像素摄像机镜头来做为文章的总结。常识上大家都知道高清镜头要搭配高清摄像机效果才能相得益彰，应用市场对镜头的功能要求及应用能力也越来越高，加上摄像机在高清的发展一直都领先镜头，使得高清与百万像素摄像机镜头在发展上仍有很大的空间。

　　要辨别怎样的镜头才是高清镜头，事实上并非难事，对高清摄像机而言，可以配用号称百万像素摄像机的普通镜头，当然也可以配所谓的百万高清镜头，更可以配300万、500万甚至是800万高清镜头，然而在相同摄像机情况下，画面最终的表现，镜头的分辨率还是起了决定性的作用。

　　就实际产品技术指标而言，百万像素摄像机镜头其中心部分解像晰度就是只有100万像素，而周边在物理条件下就会衰减至约50~60万像素。目前，市场上最新主流的UHD超高清百万像素摄像机镜头，厂商公布的技术指标通常是场景的70%为半径的成像圆区域，其解晰度可达最高500万像素，场景70%的成像圆区域以外的部分则可以达到解晰度至少200万像素以上。

　　现在镜头市场上，确实仅有极少数的高清镜头厂商产品能做到：在场景的80%为半径的成像圆，解像力达到300-500万像素的条件，同时场景80%的成像圆周围的部分，解晰度仍维持在200万像素以上。因此而不难看出：由于高清与超高清镜头和普通镜头之间实际将存在着很大的差价，但也因为这样监控市场上出现很多厂商故意混淆的镜头价格定位，使客户端无法由此分辨。但是如果将这些假高清的面罩揭去，用户就可以了解市场高价背后的不一定就是代表是真的高清产品。随着高清技术的发展和成熟，镜头不应成为监控市场顺畅发展的阻碍，因此，统一标准规范的高清镜头就成为主要的市场任务。

　　总结

　　对于高清成像系统，相对于成熟的监控系统，还有很多不为人重视的技术细节。而细节决定成败，优秀的成像系统会考虑的更多。随着高清系统的逐渐普及，高清镜头的选择将更加理性，同时随着需求的旺盛，将反过来推动产品的不断升级发展。