主页（http://www.pttcn.net）：浅谈电动变焦镜头上应用的技术
CCTV镜头是监控系统中必不可少的部件，直接影响成像质量的优劣，以及算法的实现和效果。电动变焦镜头在CCTV镜头中属于价值比较高的部分，而很多项目上，电动变焦镜头在工程采购中的成本甚至要远超过摄像机等主流设备。本文将重点探讨镜头厂商在电动变焦镜头上采用的一些技术，希望能对大家选择电动变焦镜头提供一些帮助，以节约采购时间及成本。
CCTV镜头的分类
首先从CCTV镜头的分类说起。CCTV镜头由于规格繁多，也有多种分类方法。从焦距上可分为短焦镜头、中焦镜头、长焦镜头；从视场大小分，有广角、标准、远摄镜头；从结构上分，有固定光圈定焦镜头、手动光圈定焦镜头、自动光圈定焦镜头、手动变焦镜头、自动变焦镜头、自动光圈电动变焦镜头（电动两可变镜头），电动三可变（光圈、焦距、聚焦均可变）镜头等。其中，自动光圈是指镜头的光圈调整环上增加一个齿轮合传动的微型电机，并从驱动电路引出3或4芯屏蔽线，接到摄像机自动光圈接口座上，当进入镜头的光通量发生变化时，摄像机CCD靶面产生的电荷也会发生相应的变化，从而使视频信号电平发生变化，产生一个控制信号，传给自动光圈镜头，从而使镜头内的电机做相应的正向或反向转动，完成调整大小的任务。
自动光圈电动变焦镜头（又称电动两可变镜头）会增加两个微型电机，其中一个电机与镜头的变焦环合，当其转动时可以控制镜头的焦距；另一个电机与镜头的对焦环合，当其受控转动时可完成镜头的对焦。自动光圈电动变焦镜头上一般会引出两组多芯线，其中一组为自动光圈控制线，实现对光圈大小的调整；另一组为控制镜头变焦及对焦的控制线，一般与云台镜头控制器及解码器相连。当操作远程控制室内云台镜头控制器及解码器的变焦或对焦按钮时，将会在此变焦或对焦的控制线上施加一个或正或负的直流电压，该电压加在相应的微型电动机上，使镜头完成变焦及对焦调整功能。而电动三可变镜头则是指将对光圈调整电机的控制由自动控制改为由控制器来手动控制。
电动变焦镜头的应用场所
与手动变焦镜头不同，电动变焦镜头一般都使用在室外较为广阔的场景，而且一般都会覆盖比较大的焦距范围。由于焦距可以通过后端人为改变，对于场景中的重点部分可以拉近放大观察，监控效果非常好。随着安防行业的不断发展和完善，以及国家对基础设施投入的加大，像城市治安、高速公路、铁路、森林防火、海事管理、港口、边防、油田等这些行业及领域对于电动变焦镜头的需求有了非常大的增长。
目前，电动变焦镜头与手动变焦镜头一样，高端的技术及产品掌握在大多数日本厂商手中，众所周知，在近半个多世纪以来，日本的光学行业发展的相当迅速，目前全球高端CCTV镜头市场几乎被日本品牌所垄断，而电动变焦镜头特别是大变倍的镜头更是如此。电动变焦镜头的开发需要有非常深厚的光学技术及大量的研发资金，具有丰富的电动变焦镜头产品线的厂商在全球来看都是非常少，且电动变焦镜头的价格一般都比较贵。中国也有个别的厂商生产电动变焦镜头，基本上都是由原来的军工企业或者是光学研究所转过来的，由于生产电动变焦镜头，受到设计，产品原材料，关键技术等多方面的影响，中国的企业虽然有很好的设计，但由于受其他条件所限，能够生产并销售的，事实上非常少，且效果不佳，当然也有甚者，干脆只做仿日本品牌的假冒产品，其质量就更加不敢恭维了。
SD超低色散技术
SD超低色散技术，与非球面技术相比，这是更加高深，精密的技术。非球面技术相对来说比较普通，但凡有一定光学实力的企业都可以研发，而SD超低色散技术是图丽的专利技术之一。简单的来说，大家知道，光由于波长的不同分为七色。正是由于波长不同所以颜色不同，但是不同波长的光通过同一种介质时，其折射也是不同的，这是很容易理解的东西，也就是光学上所称的色散，这里是一个示意图，大家可以看见蓝色的光和红色的光经过折射后焦点面偏离的很远，而这个距离当然是越近越好，如果可以将所有颜色的光线折射在一个点上这就是光学上的理想情况了，可惜这只是理论上的可能，现实中是不可能达到的。色散所带来的不良影响是非常明显的，画面发虚，颜色不够鲜艳、锐利，可以说是所有镜头厂商的大敌，大家都在想办法将色散降低到最小。
红外镜头
光作为一种带有能量的电磁波，具有波的特性，肉眼可见的波长范围是350nm-700nm，称之为可见光；波长为700nm以上的光称之为红外光，红外光是肉眼不可见的，但摄像机的图像传感器却可以感知并成像。作为一个基本物理现象，不同波长的光线通过镜头之后，因折射率不同，聚焦面的位置不同，普通镜头只能让可见光汇聚于一个聚焦面，但对波长更长的红外光无法与可见光汇聚于同一个面。所以在镜头将可见光的焦面汇聚于图像传感器的靶面时，红外光线所成的焦面与可见光的焦面不在一个面上，由于色差及聚焦面的偏移，就会导致成像画面模糊。所以普通的摄像机一般会有红外滤光镜（IR cut filter）将红外光滤掉，以保证可见光成像清晰。但在光线微弱的场景，如夜晚，可见光不足以支持图像传感器成像的场合，红外光部分的能量比例相应增大，已变成能够帮助成像的光，这时就要将摄像机的红外滤光镜移开，让尽可能多的红外光进来。这种可以将红外滤光镜打开或关闭的摄像机，即通常所说的日夜型彩转黑摄像机。在与普通的镜头配合时，虽然也可以让红外光通过，但却无法解决焦面偏移的问题，画面依然会出现模糊。
红外镜头（亦称红外矫正镜头），采用了特殊的ED玻璃材料，可见光与红外光通过时，汇聚的焦面可以聚合成一个面，这样就保证了24小时复杂光源条件下的成像依然清晰锐利。除了玻璃材料上的因素，采用宽域的镀膜，大幅度增加近红外光的透过率，使红外场景监控的效果锐利鲜明。随着主流镜头厂商如腾龙、图丽逐渐将感应红外光的镜头引入CCTV镜头行业，24小时全天候的监控已在部分近距离场景上实现。
一体机与电动变焦镜头的关系
随着一体机的兴起，很多工程商认为电动变焦镜头的时代已经过去了。一体机由于其易于安装调试，价格便宜很受工程商的欢迎。事实上，一体机的兴起对于电动变焦的销售确实产生了一定的影响，尤其是10倍及以下的小倍数电动变焦镜头目前的销售数量确实有减少之势，但是对于中长焦距的电动变焦镜头，一体机还是无法企及的。一体机大多由1/4英寸的CCD作为成像元件，小尺寸的CCD注定了其镜头的特征是在于广角而不是在于长焦，以目前市场上流行的22倍一体机为例，使用过的客户都有感觉，这个22倍的镜头广角很大，但是长焦并不能看很远。此外，一般电动变焦镜头适配的都是1/3"或者1/2"的枪型CCD摄像机，一体机的小尺寸CCD与其相比，在动态范围、照度、清晰度及稳定性等很多方面都不是前者的对手。同时，主流镜头厂商，已携其十数种型号的自动聚焦电动变焦镜头进入中国市场，自动聚焦已非一体机的专利，镜头本身可以实现自动聚焦。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，由一个三通接出来两路视频信号，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的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，基本上可以聚焦清晰；然后这时的视频信号反映到监视器上，即可成清晰的像。在改变监控场景时，自动聚焦镜头可以实现自动聚焦清晰，而不用再去手动调节聚焦。大变倍的自动聚焦镜头，在实际使用中会更快捷、方便，解决了普通一体机监控范围不远的问题，最远监控距离超过1公里。
(中国集群通信网 | 责任编辑：陈晓亮) |
