主頁(yè)（http://www.130131.com）：淺談電動(dòng)變焦鏡頭上應(yīng)用的技術(shù)

CCTV鏡頭是監(jiān)控系統(tǒng)中必不可少的部件，直接影響成像質(zhì)量的優(yōu)劣，以及算法的實(shí)現(xiàn)和效果。電動(dòng)變焦鏡頭在CCTV鏡頭中屬于價(jià)值比較高的部分，而很多項(xiàng)目上，電動(dòng)變焦鏡頭在工程采購(gòu)中的成本甚至要遠(yuǎn)超過(guò)攝像機(jī)等主流設(shè)備。本文將重點(diǎn)探討鏡頭廠商在電動(dòng)變焦鏡頭上采用的一些技術(shù)，希望能對(duì)大家選擇電動(dòng)變焦鏡頭提供一些幫助，以節(jié)約采購(gòu)時(shí)間及成本。

CCTV鏡頭的分類
首先從CCTV鏡頭的分類說(shuō)起。CCTV鏡頭由于規(guī)格繁多，也有多種分類方法。從焦距上可分為短焦鏡頭、中焦鏡頭、長(zhǎng)焦鏡頭；從視場(chǎng)大小分，有廣角、標(biāo)準(zhǔn)、遠(yuǎn)攝鏡頭；從結(jié)構(gòu)上分，有固定光圈定焦鏡頭、手動(dòng)光圈定焦鏡頭、自動(dòng)光圈定焦鏡頭、手動(dòng)變焦鏡頭、自動(dòng)變焦鏡頭、自動(dòng)光圈電動(dòng)變焦鏡頭（電動(dòng)兩可變鏡頭），電動(dòng)三可變（光圈、焦距、聚焦均可變）鏡頭等。其中，自動(dòng)光圈是指鏡頭的光圈調(diào)整環(huán)上增加一個(gè)齒輪合傳動(dòng)的微型電機(jī)，并從驅(qū)動(dòng)電路引出3或4芯屏蔽線，接到攝像機(jī)自動(dòng)光圈接口座上，當(dāng)進(jìn)入鏡頭的光通量發(fā)生變化時(shí)，攝像機(jī)CCD靶面產(chǎn)生的電荷也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，從而使視頻信號(hào)電平發(fā)生變化，產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)，傳給自動(dòng)光圈鏡頭，從而使鏡頭內(nèi)的電機(jī)做相應(yīng)的正向或反向轉(zhuǎn)動(dòng)，完成調(diào)整大小的任務(wù)。

自動(dòng)光圈電動(dòng)變焦鏡頭（又稱電動(dòng)兩可變鏡頭）會(huì)增加兩個(gè)微型電機(jī)，其中一個(gè)電機(jī)與鏡頭的變焦環(huán)合，當(dāng)其轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以控制鏡頭的焦距；另一個(gè)電機(jī)與鏡頭的對(duì)焦環(huán)合，當(dāng)其受控轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可完成鏡頭的對(duì)焦。自動(dòng)光圈電動(dòng)變焦鏡頭上一般會(huì)引出兩組多芯線，其中一組為自動(dòng)光圈控制線，實(shí)現(xiàn)對(duì)光圈大小的調(diào)整；另一組為控制鏡頭變焦及對(duì)焦的控制線，一般與云臺(tái)鏡頭控制器及解碼器相連。當(dāng)操作遠(yuǎn)程控制室內(nèi)云臺(tái)鏡頭控制器及解碼器的變焦或?qū)�焦按鈕時(shí)，將會(huì)在此變焦或?qū)�焦的控制線上施加一個(gè)或正或負(fù)的直流電壓，該電壓加在相應(yīng)的微型電動(dòng)機(jī)上，使鏡頭完成變焦及對(duì)焦調(diào)整功能。而電動(dòng)三可變鏡頭則是指將對(duì)光圈調(diào)整電機(jī)的控制由自動(dòng)控制改為由控制器來(lái)手動(dòng)控制。

電動(dòng)變焦鏡頭的應(yīng)用場(chǎng)所
與手動(dòng)變焦鏡頭不同，電動(dòng)變焦鏡頭一般都使用在室外較為廣闊的場(chǎng)景，而且一般都會(huì)覆蓋比較大的焦距范圍。由于焦距可以通過(guò)后端人為改變，對(duì)于場(chǎng)景中的重點(diǎn)部分可以拉近放大觀察，監(jiān)控效果非常好。隨著安防行業(yè)的不斷發(fā)展和完善，以及國(guó)家對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施投入的加大，像城市治安、高速公路、鐵路、森林防火、海事管理、港口、邊防、油田等這些行業(yè)及領(lǐng)域?qū)τ陔妱?dòng)變焦鏡頭的需求有了非常大的增長(zhǎng)。

目前，電動(dòng)變焦鏡頭與手動(dòng)變焦鏡頭一樣，高端的技術(shù)及產(chǎn)品掌握在大多數(shù)日本廠商手中，眾所周知，在近半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，日本的光學(xué)行業(yè)發(fā)展的相當(dāng)迅速，目前全球高端CCTV鏡頭市場(chǎng)幾乎被日本品牌所壟斷，而電動(dòng)變焦鏡頭特別是大變倍的鏡頭更是如此。電動(dòng)變焦鏡頭的開(kāi)發(fā)需要有非常深厚的光學(xué)技術(shù)及大量的研發(fā)資金，具有豐富的電動(dòng)變焦鏡頭產(chǎn)品線的廠商在全球來(lái)看都是非常少，且電動(dòng)變焦鏡頭的價(jià)格一般都比較貴。中國(guó)也有個(gè)別的廠商生產(chǎn)電動(dòng)變焦鏡頭，基本上都是由原來(lái)的軍工企業(yè)或者是光學(xué)研究所轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)的，由于生產(chǎn)電動(dòng)變焦鏡頭，受到設(shè)計(jì)，產(chǎn)品原材料，關(guān)鍵技術(shù)等多方面的影響，中國(guó)的企業(yè)雖然有很好的設(shè)計(jì)，但由于受其他條件所限，能夠生產(chǎn)并銷售的，事實(shí)上非常少，且效果不佳，當(dāng)然也有甚者，干脆只做仿日本品牌的假冒產(chǎn)品，其質(zhì)量就更加不敢恭維了。

SD超低色散技術(shù)
SD超低色散技術(shù)，與非球面技術(shù)相比，這是更加高深，精密的技術(shù)。非球面技術(shù)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較普通，但凡有一定光學(xué)實(shí)力的企業(yè)都可以研發(fā)，而SD超低色散技術(shù)是圖麗的專利技術(shù)之一。簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)，大家知道，光由于波長(zhǎng)的不同分為七色。正是由于波長(zhǎng)不同所以顏色不同，但是不同波長(zhǎng)的光通過(guò)同一種介質(zhì)時(shí)，其折射也是不同的，這是很容易理解的東西，也就是光學(xué)上所稱的色散，這里是一個(gè)示意圖，大家可以看見(jiàn)藍(lán)色的光和紅色的光經(jīng)過(guò)折射后焦點(diǎn)面偏離的很遠(yuǎn)，而這個(gè)距離當(dāng)然是越近越好，如果可以將所有顏色的光線折射在一個(gè)點(diǎn)上這就是光學(xué)上的理想情況了，可惜這只是理論上的可能，現(xiàn)實(shí)中是不可能達(dá)到的。色散所帶來(lái)的不良影響是非常明顯的，畫(huà)面發(fā)虛，顏色不夠鮮艷、銳利，可以說(shuō)是所有鏡頭廠商的大敵，大家都在想辦法將色散降低到最小。

紅外鏡頭
光作為一種帶有能量的電磁波，具有波的特性，肉眼可見(jiàn)的波長(zhǎng)范圍是350nm-700nm，稱之為可見(jiàn)光；波長(zhǎng)為700nm以上的光稱之為紅外光，紅外光是肉眼不可見(jiàn)的，但攝像機(jī)的圖像傳感器卻可以感知并成像。作為一個(gè)基本物理現(xiàn)象，不同波長(zhǎng)的光線通過(guò)鏡頭之后，因折射率不同，聚焦面的位置不同，普通鏡頭只能讓可見(jiàn)光匯聚于一個(gè)聚焦面，但對(duì)波長(zhǎng)更長(zhǎng)的紅外光無(wú)法與可見(jiàn)光匯聚于同一個(gè)面。所以在鏡頭將可見(jiàn)光的焦面匯聚于圖像傳感器的靶面時(shí)，紅外光線所成的焦面與可見(jiàn)光的焦面不在一個(gè)面上，由于色差及聚焦面的偏移，就會(huì)導(dǎo)致成像畫(huà)面模糊。所以普通的攝像機(jī)一般會(huì)有紅外濾光鏡（IR cut filter）將紅外光濾掉，以保證可見(jiàn)光成像清晰。但在光線微弱的場(chǎng)景，如夜晚，可見(jiàn)光不足以支持圖像傳感器成像的場(chǎng)合，紅外光部分的能量比例相應(yīng)增大，已變成能夠幫助成像的光，這時(shí)就要將攝像機(jī)的紅外濾光鏡移開(kāi)，讓盡可能多的紅外光進(jìn)來(lái)。這種可以將紅外濾光鏡打開(kāi)或關(guān)閉的攝像機(jī)，即通常所說(shuō)的日夜型彩轉(zhuǎn)黑攝像機(jī)。在與普通的鏡頭配合時(shí)，雖然也可以讓紅外光通過(guò)，但卻無(wú)法解決焦面偏移的問(wèn)題，畫(huà)面依然會(huì)出現(xiàn)模糊。

紅外鏡頭（亦稱紅外矯正鏡頭），采用了特殊的ED玻璃材料，可見(jiàn)光與紅外光通過(guò)時(shí)，匯聚的焦面可以聚合成一個(gè)面，這樣就保證了24小時(shí)復(fù)雜光源條件下的成像依然清晰銳利。除了玻璃材料上的因素，采用寬域的鍍膜，大幅度增加近紅外光的透過(guò)率，使紅外場(chǎng)景監(jiān)控的效果銳利鮮明。隨著主流鏡頭廠商如騰龍、圖麗逐漸將感應(yīng)紅外光的鏡頭引入CCTV鏡頭行業(yè)，24小時(shí)全天候的監(jiān)控已在部分近距離場(chǎng)景上實(shí)現(xiàn)。

一體機(jī)與電動(dòng)變焦鏡頭的關(guān)系
隨著一體機(jī)的興起，很多工程商認(rèn)為電動(dòng)變焦鏡頭的時(shí)代已經(jīng)過(guò)去了。一體機(jī)由于其易于安裝調(diào)試，價(jià)格便宜很受工程商的歡迎。事實(shí)上，一體機(jī)的興起對(duì)于電動(dòng)變焦的銷售確實(shí)產(chǎn)生了一定的影響，尤其是10倍及以下的小倍數(shù)電動(dòng)變焦鏡頭目前的銷售數(shù)量確實(shí)有減少之勢(shì)，但是對(duì)于中長(zhǎng)焦距的電動(dòng)變焦鏡頭，一體機(jī)還是無(wú)法企及的。一體機(jī)大多由1/4英寸的CCD作為成像元件，小尺寸的CCD注定了其鏡頭的特征是在于廣角而不是在于長(zhǎng)焦，以目前市場(chǎng)上流行的22倍一體機(jī)為例，使用過(guò)的客戶都有感覺(jué)，這個(gè)22倍的鏡頭廣角很大，但是長(zhǎng)焦并不能看很遠(yuǎn)。此外，一般電動(dòng)變焦鏡頭適配的都是1/3"或者1/2"的槍型CCD攝像機(jī)，一體機(jī)的小尺寸CCD與其相比，在動(dòng)態(tài)范圍、照度、清晰度及穩(wěn)定性等很多方面都不是前者的對(duì)手。同時(shí)，主流鏡頭廠商，已攜其十?dāng)?shù)種型號(hào)的自動(dòng)聚焦電動(dòng)變焦鏡頭進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，自動(dòng)聚焦已非一體機(jī)的專利，鏡頭本身可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)聚焦。自動(dòng)聚焦技術(shù)實(shí)現(xiàn)的過(guò)程就是在攝像機(jī)上的視頻信號(hào)輸出端，由一個(gè)三通接出來(lái)兩路視頻信號(hào)，一路反饋給自動(dòng)聚焦鏡頭，鏡頭會(huì)自動(dòng)判斷主物面的位置，并根據(jù)其在攝像機(jī)圖像傳感器上的聚焦情況自動(dòng)調(diào)整鏡頭的聚焦馬達(dá)，改變聚焦后的視頻信號(hào)又反饋給鏡頭，這樣往復(fù)三次，基本上可以聚焦清晰；然后這時(shí)的視頻信號(hào)反映到監(jiān)視器上，即可成清晰的像。在改變監(jiān)控場(chǎng)景時(shí)，自動(dòng)聚焦鏡頭可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)聚焦清晰，而不用再去手動(dòng)調(diào)節(jié)聚焦。大變倍的自動(dòng)聚焦鏡頭，在實(shí)際使用中會(huì)更快捷、方便，解決了普通一體機(jī)監(jiān)控范圍不遠(yuǎn)的問(wèn)題，最遠(yuǎn)監(jiān)控距離超過(guò)1公里。
(中國(guó)集群通信網(wǎng) | 責(zé)任編輯：陳曉亮)