鏡頭的一個(gè)比較常見(jiàn)但又非常重要的應(yīng)用，便是與社會(huì)安全息息相關(guān)的安防監(jiān)控鏡頭，即Close Circuit TeleVison Lense簡(jiǎn)稱CCTV鏡頭。本文將簡(jiǎn)單介紹CCTV鏡頭對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的重要性，并淺議CCTV鏡頭的兩個(gè)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(gè)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(guò)平時(shí)與一些客戶的接觸發(fā)現(xiàn)，在實(shí)際使用中存在一些誤區(qū)。有一些客戶非常重視攝像機(jī)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(gè)常識(shí)，畫質(zhì)是鏡頭性能和攝像機(jī)性能相乘得出的結(jié)果。優(yōu)質(zhì)的攝像機(jī)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(jī)，也不能得到好的監(jiān)控畫質(zhì)。另外監(jiān)視器也是一個(gè)制約因素。簡(jiǎn)而言之，鏡頭、攝像機(jī)、監(jiān)視器的品質(zhì)對(duì)畫面的質(zhì)量可謂“一個(gè)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(tái)顯示器和同一只攝像機(jī)的前提下，假設(shè)F1.4是1Lux，那么F1.0的鏡頭就可以達(dá)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(jī)拍攝的，左邊使用的是13VG308AS手動(dòng)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(jiǎn)單的列舉幾點(diǎn)以供參考。
·優(yōu)良的成像質(zhì)量：鏡頭成像畫面清晰度高，對(duì)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(duì)外界光照條件的適應(yīng)能力強(qiáng)，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(lán)膜、紅膜等單層鍍膜，而是復(fù)合型鍍膜。因?yàn)閺?fù)合型鍍膜可以有效地抑制逆光，雜散光等對(duì)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(duì)鏡頭的整體質(zhì)量來(lái)說(shuō)非常重要，使用非球面鏡片的鏡頭在清晰度，對(duì)比度，畫面亮度方面都會(huì)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?yàn)楝F(xiàn)在鏡頭被廣泛應(yīng)用于各類場(chǎng)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(dòng)；
·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(gè)鏡頭是否優(yōu)良的部分簡(jiǎn)單標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)殓R頭性能實(shí)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(píng)判一個(gè)鏡頭。

紅外對(duì)應(yīng)技術(shù)在CCTV鏡頭的應(yīng)用
    現(xiàn)在的市場(chǎng)對(duì)24小時(shí)連續(xù)監(jiān)控的需求越來(lái)越多，由此相應(yīng)產(chǎn)生了越來(lái)越多的日夜轉(zhuǎn)換功能攝像機(jī)的需求。但在實(shí)際的工程應(yīng)用中，經(jīng)常聽(tīng)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(duì)攝像機(jī)非常重視，會(huì)在攝像機(jī)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(duì)應(yīng)功能的鏡頭（Infrared Lenses，簡(jiǎn)稱“IR鏡頭”）就可以輕松、便捷而且經(jīng)濟(jì)地解決這個(gè)難題。

    那么為什么會(huì)發(fā)生上述不能24小時(shí)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(zhǎng)，肉眼可見(jiàn)的波長(zhǎng)范圍（可見(jiàn)光）是350nm—700nm，紅外光是700nm以上，紅外光是肉眼不可見(jiàn)的。[nextpage]

    作為一個(gè)基本物理現(xiàn)象，不同波長(zhǎng)的光線通過(guò)作為光學(xué)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(gè)性能要求就是要消除這種聚焦位置的差異，但對(duì)于普通鏡頭而言，這種性能的要求只是限定于可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍之內(nèi)，但紅外對(duì)應(yīng)鏡頭的范圍卻是可見(jiàn)光波和近紅外區(qū)的波譜范圍，因此使用普通鏡頭時(shí)就會(huì)發(fā)生白天可見(jiàn)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(jiàn)光和紅外光這兩種不同波長(zhǎng)的光線在同一個(gè)焦面上成像，但是紅外對(duì)應(yīng)鏡頭卻能夠使可見(jiàn)光和紅外光在統(tǒng)一的焦面上成像，所以紅外對(duì)應(yīng)鏡頭可以輕松對(duì)應(yīng)可見(jiàn)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(wèn)題呢？以日本騰龍公司推出的全系列紅外對(duì)應(yīng)鏡頭為例做一個(gè)說(shuō)明。首先由于該IR鏡頭采用了最新的光學(xué)設(shè)計(jì)方法以及特殊的光學(xué)玻璃材料等先進(jìn)技術(shù)，消除了可見(jiàn)光和紅外光的焦面偏移。因此從可見(jiàn)光區(qū)到紅外光區(qū)的光線都可以在同一個(gè)焦面位置成像，實(shí)現(xiàn)銳利的圖象。其次，為了增加紅外光區(qū)的透過(guò)率，該IR鏡頭采用了特殊的多層鍍膜技術(shù)。另外IR手動(dòng)變焦鏡頭也使用了非球面鏡片實(shí)現(xiàn)全域內(nèi)的高解像度、高對(duì)比度。

    紅外對(duì)應(yīng)鏡頭的應(yīng)用范圍非常廣泛，既可以做紅外對(duì)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(chǎng)合不同，紅外對(duì)應(yīng)鏡頭可以與常規(guī)的彩色攝像機(jī)、黑白攝像機(jī)以及日夜轉(zhuǎn)換攝像機(jī)靈活地配合使用。黑白攝像機(jī)沒(méi)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(jī)的成像也會(huì)受到紅外線的干擾。因此配用紅外對(duì)應(yīng)鏡頭可以有效提高成像質(zhì)量。

    目前在安防市場(chǎng)上的紅外對(duì)應(yīng)鏡頭的系列品種有IR手動(dòng)變焦鏡頭（手動(dòng)光圈、自動(dòng)光圈）和IR定焦鏡頭（手動(dòng)光圈、自動(dòng)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(dá)80％以上，比如通常作為路燈使用的鹵素?zé)?、鈉燈等。因此即使是在這類可見(jiàn)光線下也可能會(huì)發(fā)生由于紅外光線的干擾而無(wú)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(duì)應(yīng)鏡頭就可以輕易的解決問(wèn)題，非常方便并且節(jié)約成本。所以紅外對(duì)應(yīng)鏡頭的應(yīng)用并非只局限于使用紅外燈的場(chǎng)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(shí)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(shí)際接觸中，經(jīng)常能聽(tīng)到客戶詢問(wèn)：非球面鏡片就是平面鏡片嗎？

    其實(shí)對(duì)于非球面鏡片，如果用肉眼觀察的話，看上去仍舊是一個(gè)大致的球面形狀，而不是平面。因?yàn)榉乔蛎骁R片的面形就是在球面面形的基礎(chǔ)上做細(xì)微的調(diào)整得出的，從數(shù)學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，球面的面形函數(shù)是一個(gè)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(shuō)，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(jìn)行人為控制，事先設(shè)計(jì)好的細(xì)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(rèn)為一束光線透過(guò)凸透鏡后（最常見(jiàn)的球面鏡片），可以聚集在一點(diǎn)上。例如很多人都曾在兒時(shí)用放大鏡聚集陽(yáng)光燒紙玩的經(jīng)歷。但是從光學(xué)角度上來(lái)看，球面凸透鏡并不能把光線真正聚集到一點(diǎn)上，它所聚成的其實(shí)是一個(gè)光斑。由于肉眼的視力有限，所以看上去好象是一點(diǎn)。（請(qǐng)參看圖6左）這是由于球面鏡片有一個(gè)先天不足，它有一個(gè)稱為“球面像差”的缺陷，而且通過(guò)單枚球面鏡片自身是無(wú)法克服這種像差的，正是這種像差的存在，所以帶來(lái)了光斑現(xiàn)象。這種像差會(huì)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(diǎn)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(diǎn)呢？

    （1） 非球面鏡片的應(yīng)用可以使鏡頭光學(xué)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)化，從而在光學(xué)通路和機(jī)械結(jié)構(gòu)上更易獲得更大的通光口徑，使整個(gè)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(dá)到F/1.0，除了精湛的光學(xué)設(shè)計(jì)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(diǎn)在實(shí)際使用時(shí)意義巨大，它使畫面中每個(gè)細(xì)節(jié)都能清晰地表現(xiàn)，避免有圖像但是由于細(xì)節(jié)模糊而無(wú)法作為證據(jù)的無(wú)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(shí)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(shí)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(jì)上借助成熟的光學(xué)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(dú)立完成全部非球面鏡片的開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)的廠商屈指可數(shù)，而非球面鏡片的開(kāi)發(fā)以及生產(chǎn)技術(shù)被各個(gè)廠商視為機(jī)密。