安防Know How：CCTV镜头知多少 - 安防知识网

随着监控不断的向更高清解晰度的发展，辨识度不断被要求更细节呈现，为此高清摄像机除了在图像感知Sensor与传感器DSP上改进之外，能够提供满足现阶段到达百万甚至4K图像的呈现关键产品就是镜头了。可是镜头的类型和品牌这么多，如何能了解那些镜头能真正提供HD百万高清的效果呢?接下来的内文就让我们一起来探索(Megapixel Lens)高清百万镜头。

【安防知识网】随着监控不断的向更高清解晰度的发展，辨识度不断被要求更细节呈现，为此高清摄像机除了在图像感知Sensor与传感器DSP上改进之外，能够提供满足现阶段到达百万甚至4K图像的呈现关键产品就是镜头了。可是镜头的类型和品牌这么多，如何能了解那些镜头能真正提供HD百万高清的效果呢?接下来的内文就让我们一起来探索(Megapixel Lens)高清百万镜头。

　　认识现阶段监控镜头市场

　　监控镜头的应用到现在;相信每个工程商都知道上了百万画素的摄像机一定需要对应采用百万画素镜头，才能发挥摄像机的高清图像效能。监控市场上镜头的生产厂牌主要来自日本及中国为大宗，另外韩国与美国也有部分的生产厂商，这些厂商所创造出来的市场产值约是整个监控市场的五分之一，而从占有率来看，日本品牌几乎占掉市场的40%上下，其余的部分才是由中国与韩国及欧美镜头厂商来瓜分。值得注意的是日本镜头厂牌虽然在占有率只有40%上下，但其销售金额却可能高达市场份额的60%-70%之高，可见日本镜头产品在市场的影响力。

　　这些镜头产品牌大致上依照产地来说有;欧美除德国之外现阶段市场主要出现两个品牌，分别是Theia及ImmerVision这二个品牌。日本部分则有Tamron、Fujinon、Computar、Tokina、Kowa、Pentax、Speacom、AVENIR、U-tron等品牌，其中以Tamron、Fujinon与Computar、Tokina及AVENIR几家在市场较为活跃，论市占率上则以Tamron与Fujinon、Computar较高，产品质量信赖度与可靠度也较高。韩国则由DAIWON一家撑起半边天，虽然在市站及份额上都不足抗衡日本产品，但DAIWON仍在市场坚持走出韩商的一条路。而中国则以上海凤凰Phenix、福建福光RICOM及厦门力鼎EVETAR为主，中国制镜头产品在质能与量能整体上虽不如日本制镜头，但在经过五年多的努力后，目前市场销售份额也有45%之强。

　　主要镜头厂牌的差异何在

　　了解了有这么多产地与不同厂牌的镜头后，我们不免产生疑问，这样多的厂商镜头在产品类别及特性上都是一样的吗?没有因应市场或厂商经营特色所产生的差异吗?事实上是有的，以这么多的厂商品牌如果在产品上没有一些明显的技术或产品特殊性是很难在竞争市场上存活的，这是一定的监控产品生存准则，我们接下来就用一个表格来说明市场主要品牌在高清类主要镜头产品类别与特色。

厂牌	HD Lens Content 高清镜头等级	HD IR Lens	HD fisheye	HD P-Iris	HD De-fog	HD OS-Tech
腾龙	1.3，3.0MP	■		■
富士能	1.3，2.0，3.0，5.0，8.0MP	■	■	■	■	■
希比希	1.3，3.0，5.0MP	■		■
图丽	1.3，3.0，5.0MP	■	■
U-TRON	1.3，3.0MP	■
精工	1.3，3.0MP	■
Daiwon	1.3，2.0，3.0MP	■	■	■
理光	1.3，1.6，2.0，3.0，5.0MP	■	■		■
力鼎	1.3，2.0MP	■	■
凤凰	1.3，3.0MP	■
Theia	3.0，5.0MP	■

　　从上面表格我们可以看出主镜头厂商在镜头特性功能的产品比较，从这个比较中我们也可以大致上看出厂商在产品发展上的主要方向及技术能力，也就是说从表格中我们可以了解到就监控镜头除了在固定与变动焦距、电动与手动还有自动光圈与手动光圈控制的产品并用技术之外，我们也可以从镜头在日夜二用(IR)及是否具有可程控的光圈(P-Iris)功能及是否可以制造出镜头及除雾(De-fog)功能的条件下，去分析及判断我们在镜头厂商及产品选型上的参考依据。另外，类似数字相机应用的一些特殊成像技术也逐渐移植到高清监控镜头中。这一类的特定镜头特性都会有助于监控系统事件的举证，且这些成熟的相机镜头智能技术也会逐渐转移到监控镜头中，如图像防抖技术(OS-tech)、内对焦技术、色散技术、静音马达等先进镜头技术。

　　从制造技术分辨产品优劣

　　镜头制造技术对厂商而言是产品最终效能呈现的结果，因此镜头制造技术攸关镜头产品的优劣，接下来就让我们来看看一些主要的镜头材料与制造技术如何左右一个镜头产品的质量;

　　镜头从古以来，其产品本身的制造技术就一直被安防产业所关注，很多安防人对于监控镜头的理解往往来自于镜头厂商的说明书，更多则是来自于使用的经验，大部分而言不是对于镜头的技术关心，更不会去深入理解它与监控工程上的关系，其实理解镜头制造技术是有助于对镜头选型的，且技术原理与特性本质是一样的。藉由以下镜头产品制造与材料技术可以来了解影响镜头质量内容是那些，以下就让我们一个一个审视:

　　镜头上非球面镜片结构 (Aspherical lens)技术

　　这是目前高清监控所最要求及追求的效果需求，它的作用主要在于高透光率下低折射效果，使所有透过镜片的中心焦点能在折射后成像于同一个点上，同时也能降低及减少图像桶状(凸)或针垫(凹)状变形情况，让图像成像更锐利，这种镜头镜片通常惯用低焦距行程的广角至超广角或鱼眼镜头上。

　　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的光谱稳定，也就是使颜色光在透过镜片折射后的色差小，成像颜色与原色是近乎还原相同的效果。在监控上通常会使用LD较多，UD超低色散则用在DSC数字相机或DV应用上，日系产品在这个部分的采用上较多。

　　镜头镜片镀膜(Coating)技术

　　这种技术在镜头上能抵消镜片的反射光，作用在于消除鬼影、眩光及抵抗折反射所产生的光斑，同时可以让镜头反射率降低，增加镜片上的进光量。这种技术在监控镜头上都有采用，但厂商在这部分的技术能力差异相当大，所以其实很容意从这个部分来做为镜头选型时的参考依据。另外要讲的是，这种镜片镀膜部分，使用者大概都只知道有没有镀膜而已，不会知道其实镜头镀模有很多层级跟不同，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，不一定都会用在监控上，目前监控镜头以BBAR跟Nano 方式较多，其余大多用于DSC或单反相机镜头较多。

　　高透光材质镜片技术 (Fluorite FL)

　　这种镜片技术较常见于高级相机上的望远伸缩摄镜头及高倍数望远镜头使用，它有另一个名称叫莹石芯片镜片，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，这在日系的点动镜头高阶产品上是很容意看到的技术应用。

　　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，来对镜头的进光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DSC或监控On-Bosard板镜头上较多，但这在监控上的实质效应不高较不受监控镜头厂商关注。

　　多层衍射镜片 (Diffractive Optics， DO)技术

　　这种镜片技术主要研发为双层或三层镜片，可以让成像的光线不会产生不必要的放射光束，也可以抵消多层镜片所产生的色散，且镜片排列紧密，具有低色差及体积小型化的特点，这种镜头技术则充份应用在小型变焦镜头上。

　　双非球面镜片 (DSA)技术

　　这种镜片技术是属于较为特殊镜片技术，由两片非球面镜片组合，主要用意为增强清晰度及体积小型化这种技术用于DSC的应用上较多。

　　覆消色差技术 (Apochromatic， APO)

　　这也是一种DSC所用特殊镜片技术，能让多种色光进入时消除色差，采用此技术镜头在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。

　　多焦点成像技术(multi Focusing)

　　这是一种最新技术在2011年下半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，这像的图像实时在抓拍时没有清晰的录下或抓下图像，也可以在事后的图像回放上或抓拍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的意义，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。控镜头的低色散镜片及非球面镜片都会应用到此类技术。

　　镜头材质与选择应用要慎重

　　安防高清监控镜头的材质对镜头的寿命、成像效果等均密不可分。外壳的材料可以影响镜头的抗衰性能，接头的材质可以影响镜头安装与转动的顺畅度，镜片的材质直接影响成像效果，齿轮的材料与机械寿命密不可分。目前，镜头主要的材质是金属和高端塑料。

　　金属材料的镜头较常在小厂和低端类别镜头中使用，原因是可以省去昂贵的模具费用，而带来的后果是由于每个镜头的部件单独加工，个体之间存在误差，因此镜头质量的一致性较差，这对后期的置换安装存在一定影响。相比之下，采用模具压铸而成的高性能塑料材质在镜头中的运用不仅轻便而且镜头的光学性能、寿命等都有一定提升，成本也相对较低。目前众多CCTV高清镜头产品中，均采用工程塑料铸造。

　　以上这些技术内容其实经过整理归纳我们可以用以下这个简表说明来解势所有的重点阐述的内容。

	非球面镜片标准镜是由多块球面镜片组合而成的，但受到光学和物理的限制，从镜头边缘透入的光线是不可以与中心部分同一焦点，这现象在使用最大光圈和超广角镜时会特别显著，因此在许多镜头内都使用非球面镜片.
	使用前及后组非球面镜镜头前组使用大口径模铸式非球面镜片和后组模铸式非球面镜片，可以修正边缘的焦点误差和渡角色散和降低鬼影效果优异.
	低色散镜片如镜头有SD标志表示此镜头采用超低色散镜片，能够杜绝因颜色失真而产生的二重色散，因为超低色散镜片可以更正色彩，令整体画面质素提升和杜绝焦点误差降低，让远近摄影镜头都能够拍摄到清晰锐利的图像.
	高折射，低色散一般广角和标准伸缩镜头都会使用一种称为HLD（高折射低色散）较高质量的光学玻璃，如此会具有较高的折射率和较低的色散特性，比一般光学玻璃较不易产生横向色差.
	镜头多层镀膜对每个镜头制造商而言，镜头表面的反射是最大的麻烦。透过结合多层数化学镀膜可以减少或消除对玻璃的表面的光点。且涂层技术更可以维持真实颜色和干净、清晰的图像.

整镜头厂商关键技术　

　
结语

　　目前镜头并没有太多可完善检测的设备，因此在镜头产品的标准和规范并没有一个客观的评定方式，很多厂商都以能做到超越多少百万画素为追捧的样板，但实际上镜头产品依照目前监控可支持的材料与技术而言，大概也就是800万上下是个极限，况且在显示端也只能支持到4K(四倍1080P)的情况，追求更高的镜头解晰效能也只是空包弹，并无任何意义。因此在镜头产品选择上除了技术与材料本质考虑外，选择大品牌才会是做好图像呈现的最好方式。

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	非球面镜片标准镜是由多块球面镜片组合而成的，但受到光学和物理的限制，从镜头边缘透入的光线是不可以与中心部分同一焦点，这现象在使用最大光圈和超广角镜时会特别显著，因此在许多镜头内都使用非球面镜片.
	使用前及后组非球面镜镜头前组使用大口径模铸式非球面镜片和后组模铸式非球面镜片，可以修正边缘的焦点误差和渡角色散和降低鬼影效果优异.
	低色散镜片如镜头有SD标志表示此镜头采用超低色散镜片，能够杜绝因颜色失真而产生的二重色散，因为超低色散镜片可以更正色彩，令整体画面质素提升和杜绝焦点误差降低，让远近摄影镜头都能够拍摄到清晰锐利的图像.
	高折射，低色散一般广角和标准伸缩镜头都会使用一种称为HLD（高折射低色散）较高质量的光学玻璃，如此会具有较高的折射率和较低的色散特性，比一般光学玻璃较不易产生横向色差.
	镜头多层镀膜对每个镜头制造商而言，镜头表面的反射是最大的麻烦。透过结合多层数化学镀膜可以减少或消除对玻璃的表面的光点。且涂层技术更可以维持真实颜色和干净、清晰的图像.