鏡頭的一個比較常見但又非常重要的應(yīng)用，便是與社會安全息息相關(guān)的安防監(jiān)控鏡頭，即Close Circuit TeleVison Lense簡稱CCTV鏡頭。本文將簡單介紹CCTV鏡頭對監(jiān)控系統(tǒng)的重要性，并淺議CCTV鏡頭的兩個技術(shù)方向。

CCTV鏡頭質(zhì)量與畫面質(zhì)量的關(guān)系
    現(xiàn)在，不管哪個產(chǎn)業(yè)，畫質(zhì)都受到高度的重視。但是如何獲得高品質(zhì)的畫面質(zhì)量呢？通過平時與一些客戶的接觸發(fā)現(xiàn)，在實際使用中存在一些誤區(qū)。有一些客戶非常重視攝像機的品牌、品質(zhì)，但是容易忽略或是忽視鏡頭的選擇。

    作為一個常識，畫質(zhì)是鏡頭性能和攝像機性能相乘得出的結(jié)果。優(yōu)質(zhì)的攝像機如果配上不好的鏡頭，就不能得到高品質(zhì)的監(jiān)控畫質(zhì)。同樣，如果僅僅是鏡頭好，卻配上不好的攝像機，也不能得到好的監(jiān)控畫質(zhì)。另外監(jiān)視器也是一個制約因素。簡而言之，鏡頭、攝像機、監(jiān)視器的品質(zhì)對畫面的質(zhì)量可謂“一個都不能少”。

    那么作為監(jiān)控系統(tǒng)最前端的鏡頭，就像系統(tǒng)的眼睛一樣，一只高品質(zhì)的鏡頭可以顯著地提升成像質(zhì)量。例如在使用同一臺顯示器和同一只攝像機的前提下，假設(shè)F1.4是1Lux，那么F1.0的鏡頭就可以達到0.5Lux，即F1.0的鏡頭與F1.4的鏡頭相比通光亮增大1倍。圖1與圖2就是在同樣光線條件下，使用同樣的攝像機拍攝的，左邊使用的是13VG308AS手動變焦鏡頭，焦距f=3.0-8mm，F(xiàn)1.0，右邊使用的是F1.4鏡頭。

優(yōu)質(zhì)的鏡頭應(yīng)該具備的條件
    一只優(yōu)質(zhì)的鏡頭應(yīng)該具備的條件很多，在這里只是簡單的列舉幾點以供參考。
·優(yōu)良的成像質(zhì)量：鏡頭成像畫面清晰度高，對比度高，亮度高，色彩還原度高，變形量?。?
·優(yōu)良的光圈性能：光圈范圍大，即大光圈很大，小光圈很小，光圈對外界光照條件的適應(yīng)能力強，而且在各種光圈條件下都能保證良好的畫面質(zhì)量；
·復(fù)合型鍍膜：高質(zhì)量的鏡片的鍍膜并非單純的藍膜、紅膜等單層鍍膜，而是復(fù)合型鍍膜。因為復(fù)合型鍍膜可以有效地抑制逆光，雜散光等對畫面質(zhì)量有害的光線。
·非球面技術(shù)的應(yīng)用：非球面鏡片技術(shù)的應(yīng)用對鏡頭的整體質(zhì)量來說非常重要，使用非球面鏡片的鏡頭在清晰度，對比度，畫面亮度方面都會有上佳表現(xiàn)；
·鎖定螺絲：聚焦、變焦或者光圈都有可以穩(wěn)固鎖定的螺絲。因為現(xiàn)在鏡頭被廣泛應(yīng)用于各類場合，穩(wěn)固有效的鎖定螺絲可以避免調(diào)節(jié)好的圖象發(fā)生意外變動；
·結(jié)構(gòu)緊湊：鏡頭體積小巧，安裝和拆換方便。

    以上所列條件為判斷一個鏡頭是否優(yōu)良的部分簡單標準，因為鏡頭性能實質(zhì)上是具有多重含義的。借助這些條件可以幫助用戶比較直觀的選擇和評判一個鏡頭。

紅外對應(yīng)技術(shù)在CCTV鏡頭的應(yīng)用
    現(xiàn)在的市場對24小時連續(xù)監(jiān)控的需求越來越多，由此相應(yīng)產(chǎn)生了越來越多的日夜轉(zhuǎn)換功能攝像機的需求。但在實際的工程應(yīng)用中，經(jīng)常聽到客戶提及監(jiān)控畫面在白天非常清楚，到了晚上紅外光條件下畫面卻變得模糊，反之亦然。而且一般情況客戶對攝像機非常重視，會在攝像機上選擇高端產(chǎn)品，以改善此類情況。殊不知只要將現(xiàn)有的普通鏡頭更換成具有紅外對應(yīng)功能的鏡頭（Infrared Lenses，簡稱“IR鏡頭”）就可以輕松、便捷而且經(jīng)濟地解決這個難題。

    那么為什么會發(fā)生上述不能24小時連續(xù)清晰成像的現(xiàn)象呢？光是一種電磁波，具有波的特性，也就有波長，肉眼可見的波長范圍（可見光）是350nm—700nm，紅外光是700nm以上，紅外光是肉眼不可見的。[nextpage]

    作為一個基本物理現(xiàn)象，不同波長的光線通過作為光學介質(zhì)的鏡片（凸透鏡）之后，聚焦位置不同。因此，作為鏡頭的一個性能要求就是要消除這種聚焦位置的差異，但對于普通鏡頭而言，這種性能的要求只是限定于可見光波長范圍之內(nèi)，但紅外對應(yīng)鏡頭的范圍卻是可見光波和近紅外區(qū)的波譜范圍，因此使用普通鏡頭時就會發(fā)生白天可見光條件下聚焦清晰了，到了晚上使用紅外燈后，由于上述的虛焦現(xiàn)象的發(fā)生而畫面變模糊。反之，晚上紅外光條件下聚焦清晰了，白天畫面卻又模糊。普通鏡頭不能使可見光和紅外光這兩種不同波長的光線在同一個焦面上成像，但是紅外對應(yīng)鏡頭卻能夠使可見光和紅外光在統(tǒng)一的焦面上成像，所以紅外對應(yīng)鏡頭可以輕松對應(yīng)可見光與紅外光環(huán)境的轉(zhuǎn)換，始終保持畫面的清晰。

    那么IR鏡頭為什么可以解決上述問題呢？以日本騰龍公司推出的全系列紅外對應(yīng)鏡頭為例做一個說明。首先由于該IR鏡頭采用了最新的光學設(shè)計方法以及特殊的光學玻璃材料等先進技術(shù)，消除了可見光和紅外光的焦面偏移。因此從可見光區(qū)到紅外光區(qū)的光線都可以在同一個焦面位置成像，實現(xiàn)銳利的圖象。其次，為了增加紅外光區(qū)的透過率，該IR鏡頭采用了特殊的多層鍍膜技術(shù)。另外IR手動變焦鏡頭也使用了非球面鏡片實現(xiàn)全域內(nèi)的高解像度、高對比度。

    紅外對應(yīng)鏡頭的應(yīng)用范圍非常廣泛，既可以做紅外對應(yīng)特殊用途，也可以用作普通鏡頭。換而言之，依據(jù)使用場合不同，紅外對應(yīng)鏡頭可以與常規(guī)的彩色攝像機、黑白攝像機以及日夜轉(zhuǎn)換攝像機靈活地配合使用。黑白攝像機沒有紅外截止濾光片，但是日光的波譜中也含有紅外光，所以即使在日光條件下，黑白攝像機的成像也會受到紅外線的干擾。因此配用紅外對應(yīng)鏡頭可以有效提高成像質(zhì)量。

    目前在安防市場上的紅外對應(yīng)鏡頭的系列品種有IR手動變焦鏡頭（手動光圈、自動光圈）和IR定焦鏡頭（手動光圈、自動光圈），并且還有1/3寸、1/2寸系列。

    值得一提的是，現(xiàn)在許多被廣泛使用的光源中有的光源自身就含有紅外光，而且有些光源所含紅外光線比例高達80％以上，比如通常作為路燈使用的鹵素燈、鈉燈等。因此即使是在這類可見光線下也可能會發(fā)生由于紅外光線的干擾而無法獲得清晰畫面的情況。這種情況，也只需要換用一只紅外對應(yīng)鏡頭就可以輕易的解決問題，非常方便并且節(jié)約成本。所以紅外對應(yīng)鏡頭的應(yīng)用并非只局限于使用紅外燈的場合。

非球面技術(shù)在CCTV鏡頭中的應(yīng)用
    非球面鏡片是目前比較熱門的話題之一。其實非球面技術(shù)早在攝影鏡頭中就有廣泛應(yīng)用，引入到CCTV鏡頭中大約是10年前的事情。

    那么什么是非球面？在和客戶的實際接觸中，經(jīng)常能聽到客戶詢問：非球面鏡片就是平面鏡片嗎？

    其實對于非球面鏡片，如果用肉眼觀察的話，看上去仍舊是一個大致的球面形狀，而不是平面。因為非球面鏡片的面形就是在球面面形的基礎(chǔ)上做細微的調(diào)整得出的，從數(shù)學的角度來說，球面的面形函數(shù)是一個二次函數(shù)，但非球面的面形函數(shù)則是四次甚至更高次的函數(shù)，所以非球面的面形更加復(fù)雜。更加形象地說，非球面的面形是以球面面形為基礎(chǔ)，在球面的基礎(chǔ)上進行人為控制，事先設(shè)計好的細微面形起伏，從而使鏡片的面形呈現(xiàn)非球面的復(fù)雜曲面。

    人們一般認為一束光線透過凸透鏡后（最常見的球面鏡片），可以聚集在一點上。例如很多人都曾在兒時用放大鏡聚集陽光燒紙玩的經(jīng)歷。但是從光學角度上來看，球面凸透鏡并不能把光線真正聚集到一點上，它所聚成的其實是一個光斑。由于肉眼的視力有限，所以看上去好象是一點。（請參看圖6左）這是由于球面鏡片有一個先天不足，它有一個稱為“球面像差”的缺陷，而且通過單枚球面鏡片自身是無法克服這種像差的，正是這種像差的存在，所以帶來了光斑現(xiàn)象。這種像差會極大地影響成像質(zhì)量。但是非球面鏡片可以把光線精確地匯聚到一點上，較正球面像差，大幅提高成像質(zhì)量。

    那么非球面鏡片使用到鏡頭中之后，有什么具體優(yōu)點呢？

    （1） 非球面鏡片的應(yīng)用可以使鏡頭光學結(jié)構(gòu)相對簡化，從而在光學通路和機械結(jié)構(gòu)上更易獲得更大的通光口徑，使整個畫面更加明亮。例如，騰龍的1/3， f=3.0-8mm F/1.0的系列鏡頭，之所以可以達到F/1.0，除了精湛的光學設(shè)計和制造工藝之外，非球面鏡片也是重要的因素。

    （2） 非球面鏡片可以大幅度提高成像質(zhì)量，令畫面更加清晰，特別是邊緣圖像的清晰度。這一點在實際使用時意義巨大，它使畫面中每個細節(jié)都能清晰地表現(xiàn)，避免有圖像但是由于細節(jié)模糊而無法作為證據(jù)的無奈情況。

    （3） 1枚非球面鏡片可以替代一組球面鏡片，所以使用非球面鏡片可以實現(xiàn)鏡頭體積的小型化。例如騰龍的1/3， f=5-50mm F/1.4系列鏡頭，其中使用了兩枚非球面鏡片，在實現(xiàn)體積小型化的情況下，還保證了成像的質(zhì)量。

    非球面鏡片在設(shè)計上借助成熟的光學軟件并不困難，但是其生產(chǎn)加工卻需要極高的技術(shù)和工藝。因此在CCTV鏡頭業(yè)界能夠自己獨立完成全部非球面鏡片的開發(fā)與生產(chǎn)的廠商屈指可數(shù)，而非球面鏡片的開發(fā)以及生產(chǎn)技術(shù)被各個廠商視為機密。