电动变焦镜头技术篇

主页（http://www.pttcn.net）：电动变焦镜头技术篇

【中国集群通信网】技术篇：多种技术助力电动变焦镜头

　　据了解，目前电动变焦镜头的高端技术和产品大多掌握在日本厂商手中。中国也有部分厂商生产电动变焦镜头，但基本上都是由原来的军工企业或者是光学研究所转行过来的，尽管有很好的设计，但由于受到产品原材料、关键技术等多方面的影响，能够生产出成品的较少，即使能生产成品其效果也与日系镜头有一定的差距。

　　上海聚励电子马佳庆就表示，电动变焦镜头的开发需要有非常深厚的光学技术为基础，同时需要投入大量的研发资金，而且在开发过程中需要解决纵向色差、聚焦不实等诸多问题，因此目前市场上具有丰富电动变焦镜头产品线的厂商非常的少，且价格也相当的昂贵。据了解，目前市场上应用较多的电动变焦镜头品牌主要有FUJINON(富士能)、TOKINA(图丽)、KOWA、pentax(宾得)、computar等，而国内生产电动变焦镜头的厂家主要有长春佶达、福光等。而各个厂家为了增加自己的竞争实力，也都推出了各自的代表性技术以占领更多的市场份额，如KOWA的ED(Extra-low Dispersion)镜片、3-CAM技术、透雾功能，TOKINA的SD(Super Low Dispersion)超低色散技术、可自动聚焦技术，FUJINON的透雾功能等。

　　ED镜片、SD技术解决色散问题

　　大多镜头厂家都表示，随着镜头的设计越来越复杂，设计工程师不可避免地要和“色散”打交道。据了解，光学玻璃所产生的影像色彩分散现象是指聚焦中心部分会出现同心圆状的色散现象，即在聚焦影像的周围形成异色光斑，并从中心部分逐渐向边缘部分扩大，镜头的焦距越长，色散也就越明显，而这种色散现象对于长焦的电动变焦镜头的影响也就愈加明显。

　　为了解决色散给成像带来的负面影响，各大镜头厂家的研发人员对各种镜片材质进行实验，以找出好的解决方案。据了解，目前在技术上比较好的解决方式主要是采用ED超低色散镜片和SD超低色散技术。科安信王刚谈到，普通望远镜头无法摆脱色散的困扰，在物体的边缘会出现色渗现象，而采用ED超低色散镜片则能较好地解决这一难题。ED镜片从20世纪70年代便已经产生了，其可以减少色差，并确保各类波长的光线实际聚焦于同一点，使其具有相同的折射率，满足进光的需求，因此会产生明暗对比强烈但几乎没有颜色失真的影像。

　　上海聚励刘郭艳也表示，当标准光学玻璃被用在长焦镜头时，会产生色差现象，在镜头里，它很不明显，但是仍然产生焦外微小的色散，类似光学噪声，对画面有负面的影响。为了消除色差，图丽应用了有超低色散(SD)特性的特殊玻璃材料，能在很大程度上降低由色差造成的二次光谱和光学噪声。

　　自动聚焦，自带预置位

　　由于电动变焦镜头主要应用于长距离监控，而且大多都是10倍以上的变焦倍数，因此需要频繁地使用变焦功能，这样就很容易发生画面聚焦滞后的现象，而如何较好地完成自动聚焦，则显得相当重要。据了解，自动聚焦技术实现的过程就是在摄像机上的视频信号输出端由一个三通接出两路视频信号，一路反馈给自动聚焦镜头，镜头会自动判断主物面的位置，并根据其在摄像机图像传感器上聚焦情况自动调整镜头的聚焦马达，改变聚焦后的视频信号又反馈给镜头，这样往复三次，基本上就可以聚焦清晰，这时的视频信号反映到监视器上，即可成清晰的图像。

　　上海聚励马佳庆谈到，目前自动聚焦技术上有两大难点，一是在复杂场景下镜头如何判断主要的监控对象并聚焦清晰，二是远距离场景下如何实现清晰聚焦，这些难题成了大多数镜头厂商开发自动聚焦镜头的瓶颈。自动聚焦镜头适配的一般为1/3英寸或者1/2英寸的图像传感器，其镜头的特征主要在于长焦，而通过镜头里的AF基板能直接把视频信号输入到后端，达到自动聚焦的功能，但目前做得比较好的自动聚焦厂家只是少数。

　　尽管自动聚焦在实现过程中还有诸多瓶颈限制，但电动变焦镜头的厂商为了实现画面清晰，达到满足监控的需求，也做出了不同的尝试，而大多数业内人士也都表示，在镜头里增加预置位功能将是电动变焦发展的一个重要趋势。长春市佶达智能工程有限公司总工程师段为众便表示，镜头所带的预置位与球机很相似，在镜头内设置好预置位，通过解码器给一个脉冲电流的信号，这样便能达到快速聚焦的目的。不过目前用得并不广泛，主要还是由于解码器的精度没跟上。不过伴随着解码器技术和工艺上的不断提高，镜头中的预置位功能也将会逐渐普及起来。

　　透雾功能

　　由于电动变焦镜头的应用领域主要为森林、高速公路、海事、铁路等领域，而在这些领域，经常会出现雾天或由于灰尘等而形成阴霾天气，使得能见度降低，从而导致了监控画面模糊不清。为此，是否具有透雾功能也成为了电动变焦镜头的一大卖点。深圳市科安信实业有限公司王刚就表示，过去CCTV镜头还处于300mm以下时，观测距离一般限定在1公里以内，这种应用对天气能见度的要求比较低，但是焦距已经发展到750mm的今天，雾天对监控图像的影响就不得不引起业内的重视了。这种情况在森林防火、油田监控和离海面较近的港口码头等远距离监控中尤为重要。

　　据了解，透雾功能最早兴起于英国，主要是通过对镜头硬件的处理，对镜片的多次研磨、镀膜，并搭配透雾摄像机一起使用才能达到效果。长春佶达光学电子仪器厂段为众向笔者解释道，透雾功能其实采用的是一种多光谱技术，通过几个不同波段的光谱进行混合成像，由于在雾天，在空气传播中有一种特定波长的红外光，目前很多镜头很难捕捉到这种光，而通过采用多光谱技术，能使得这种特定波长的红外光在在镜头中聚焦，以达到看清监视画面的效果。

　　部分业内人士表示，目前具有透雾功能的电动变焦镜头已经应用到实际的重点项目中，甚至成为了业主首选必须的功能。目前的透雾水平对雾气的穿透效果已经不错，但对于灰尘等阴霾天气的作用并不明显。由于特殊环境的监控需求，透雾功能的发展前景将会相当光明。