镜片技术仍是核心竞争力 国产高清镜头渐成主导

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　　如今，高清化应用已经深入到各行各业，作为整个安防系统中最为重要的前端部分，高清摄像机的发展也是日新月异。但无论是哪种形态的高清摄像机，不可或缺的是其成像的关键配件——高清镜头。

　　虽是作为一个配件角色，但高清镜头却是高清摄像机清晰成像的核心设备，镜头的优劣直接决定了该摄像机是否能提供出色的图像画质。当前，高清镜头随着高清摄像机的大量应用得到长足的发展。高清镜头从百万像素过渡到200万像素、300万像素甚至是500万像素，这得益于市场对更高像素需求和对高透光率镜头镜片需求。同时，像素的发展也离不开镜头光学技术的创新。在这其中，日系镜头的发展对行业有着一定的推动作用，但类似凤凰光学、福特科光电、宇瞳光学等具有自主核心技术的国产镜头厂商，为我国安防监控镜头的国产化发展书写了新的篇章。

　　行业亮点产品点评

　　时下，安防网络化、高清化的深入应用、用户认知程度的提高以及芯片智能技术的快速发展，对镜头提出了更高的要求。就围绕镜片技术的发展而言，镜头厂商正不遗余力的推陈出新，以求推出适应行业发展的热销产品。

　　腾龙M13VG850IR/M13VG288IR：更简单的选择 更出色的画质

　　一直以来，对应百万像素的镜头，其中绝大多数都存在难以在红外环境下保持百万像素，以及周边成像难以达到百万像素级别画质的问题。而M13VG288IR与M13VG850IR被誉为腾龙百万像素手动变焦的双剑客，焦距分别为2.8-8mm和8-50mm，这两款镜头最显著的性能在于无论昼夜都能提供百万像素的解像性能，且能保持全画面的高清。

　　白天和黑色均能确保超高光学性能：腾龙百万像素手动变焦双剑客系列镜头，采用了非球面镜片、LD低色散镜片和先进的光学设计技术，能实现3百万像素全高清1080P以上的高画质。以往的镜片在黑白模式下的画质，一般要比彩色模式下的画质差，而腾龙的双剑客系列能提供即使在黑白模式下也能提供300万像素性能，与高清日夜两用摄像机相互搭配，实现24小时高画质监控。

　　对应全画面三百万像素：在监控镜头领域，对应百万像素级别的高清镜头往往只表现在镜头中心可提供相对应像素级别，但边缘部分则效果一般。针对这种情况，腾龙提供的双剑客系列高清镜头能提供全画面高清性能，即从画面中心至边缘均能对应百万像素。所以，使得监控成像的哪个位置都能保证图像的清晰度，不会产生中心清晰，边缘模糊的现象。

　　焦距全面覆盖：从这两款镜头配备的焦距段来讲，基本涵盖了当前短焦镜头所需的焦距范围，所以，腾龙的这两款镜头就覆盖了安防监控现场使用频率最高的广角端2.8mm到望远端50mm焦距范围。无论是入口处、电梯前厅这样的狭小范围，还是室外监控、交通监控、大型建筑的远距离监控，均能实现高画质网络监控。在焦距50mm进行车牌识别时，对细节部分也能完美呈现。

 　　凤凰光学PVH04D14-3MEX ：高端镜头之代表

　　随着前端摄像机的被重视程度加强，为得到一个更为清晰、更为光靓丽的视觉效果，镜头所起到的作用不言而喻。凤凰光学作为国际上知名的大型光学企业，在为国际高端光学品牌加工镜片、生产镜头的同时，也致力于凤凰品牌安防镜头的开发和生产，用为高端专业照相机生产镜片的技术和设备生产的CCTV镜头，最大的保障了凤凰镜头的品质和一致性

　　凤凰光学PVH04D14-3MEX三百万像素高清镜头，f:4~16mm,F1.4,1/2,C接口，隶属于其EX系列。“EX”取义“Excellent”，意为“最好、最优秀”，该系列产品使用最好的做工和材料，代表着凤凰镜头制造能力的高端系列产品。

　　真正的高清CCTV镜头：借鉴美国ATSC对高清显示设备的定义，分为以下三种：720P，1080I，1080P。720p的物理像素约为100万像素，1080P对应的约为200万像素。高于200万像素的设备才是真正的高清设备的入门门槛。一般的百万像素镜头，其中心部分的解像力达到100万像素，而周边只能达到50-60万像素。EX系列的产品，中心解像力超过300万像素，周边解像力超过200万像素，凤凰认为，只有达到这样标准的镜头，才能称之为真正的“高清CCTV”镜头，PVH04D14-3MEX正是这样一款有着优越性能和超高设计标准的高清镜头。

　　通光口径大：PVH04D14-3MEX 300万像素高清手动变焦镜头采用了高精密注塑材料外壳，为宽口筒形设计，最大外径达53.6mm，全长80.3mm。结构上与凤凰光学的其它镜头设计基本一致，分三部分，前端为固定镜筒;中间为占据镜头身长约1/2的聚焦环，旋转操作灵便，并可通过法兰环固定使之不为外力触动;后端上侧为通过法兰环操控的变焦调节环，下侧为DC控制的自动光圈电机;该设计与常见的前焦距环、后聚焦环设计稍有不同。值得一提的是，变焦调节口设计了f=4-16的调节刻度，便于了解镜头光学变倍范围。另外，C型接口采用了滑动设计，对镜头方位的安装更为方便。

　　非球面镜片与多层镀膜：该镜头内置有2枚非球面镜片，通过非球面的特性修正球面镜造成的相差，利于有效改善图像边缘的解像力，保证镜头满足各类1080P摄像机都能达到均匀的搞质量画面;两组镜片均为移动式设计，将随着聚焦环或变焦环的旋转而前后伸缩。该镜头镜片均经过了8层以上双面复合镀膜，镀膜均匀，透光性良好，利于各种复杂光环境下的鬼影、光晕的抑制

　　超广角效果优异：当然，一款好的镜头也要用实际视频效果来衡量优劣，在实际的测试中，PVH04D14-3MEX无论广角或长焦还是中间焦段，画面的清晰度都非常好，尤其在不少镜头为提高竞争力将规格虚标的情况下该镜头的广角在1/2寸的摄像机上画面的非常广，长焦的画面可以放很大，说明该镜头没有将焦距等规格虚标，而是将规格实实在在的做到了实处。

　　低照度环境中效果优秀：许多镜头在白天测试效果良好，甚至优于国际高端名牌产品，但在夜间效果会急剧下降，而监控项目恰恰是在夜深人静万物俱寂时才是最需要发挥作用的时候，所以对镜头的测试，夜晚的测试必不可少，而且夜晚的测试才是最真实的测试。在低照度的测试环境下，将搭配200w像素摄像机的测试镜头放入完全封闭的暗箱内，逐步降低其内的照度，降低至2.8Lux时彩色图像转为黑白，直至降低至0.5Lux时，依然可以清楚的看清暗箱内被摄物体的特征。

　　工程塑料机身：CCTV用的高清镜头，要达到良好的一致性，一般都采用高精度的模具制造高精度的塑料部件，来避免金属部件加工中人的因素造成的误差，同样这款凤凰镜头和其他凤凰CCTV镜头一样采用了高精度模具生产的高强度的工程塑料镜头一保证所有镜头的品质的一致性，

　　此外，该镜头对近红外光域的矫正、光圈控制、远距离呈现方面均有不错的表现;能满足平安城市、高速公路、机场等中远距离监控场所的应用。

 　　宇瞳光学2.8-12mm系列高清镜头：创造安防监控镜头的神话

　　在安防、摄像领域，既要求对物体做大区域、小倍率的概观，同时又能对其做小区域、大倍率进行仔细的观察。

　　镜头按照焦距是否可变，可分为定焦镜头和变焦镜头。定焦镜头其焦距固定，视场角固定不变。

　　在不同场合的监控应用中，会有不同画角的镜头使用需求，如果客户采用定焦镜头，那么就会有很多种不同焦距的定焦镜头需要去开发;如果客户采用市面现有定焦镜头系列(例如2.8mm、4mm、6mm、8mm等定焦镜头)，在具体的应用中容易出现视场角不完全符合使用需求的情况，比如客户需要的镜头焦距是5.2mm，那么他使用4mm的定焦镜头的画角就会太大，而使用6mm的定焦镜头画角又会太小，专门为5.2mm焦距去开发一款新镜头的话，需要付出开发成本和时间，使用量不大的话成本还会居高不下。

　　宇瞳光学推出的2.8～12mm、F1.4、4.3倍光学变焦、300万像素高清镜头，焦距覆盖了2.8mm的超广角端和12mm长焦距端，等价的135焦距为18mm～79mm(以1/2.7″sensor计算)。可根据不同应用场合，通过调整镜头的焦距，得到连续可变的不同大小的视场角、不同大小的影像和不同拍摄距离的切换。广泛应用于银行、超市、珠宝展台等各领域的安防监控系统。

         设计原理和特点

　　2.8～12mm变焦镜头的光学变焦就是通过移动镜头内部镜片(镜片组)来改变焦距的长短，并改变镜头的视角大小，从而实现影像的放大与缩小。宇瞳光学的2.8～12mm、F1.4、4.3倍光学变焦、300万像素高清镜头，采用二组元的结构。通过调节两个组元的位置，实现焦距的变化。采用此结构，使镜头的结构简单、体积小，达到高清分辨率的同时，降低了成本。

　　镜头结构示意图，如图1、图2所示：

　　图1 广角端(2.8mm)

　　图1所示为宇瞳光学2.8～12mm光学变焦、300万像素镜头的广角端。图2为其长焦端示意图。

　　图2 长焦端(12mm)

　　在该光学系统中，光阑位置固定在系统的中间位置。光阑右侧的透镜组为系统的变倍组元，焦距为正，起到改变镜头焦距的重要作用。

　　光阑左侧的透镜组，其焦距为负，是系统的补偿组元，同时具有对不同拍摄距离进行调焦的功能。

　　对比图1和图2，可以看到，光学变焦是通过光阑左右两个群组移动实现的。在由广角端(图1)向长焦端(图2)实现焦距变化时，左右两个组元同时向光阑靠近，从而实现焦距变长。此过程通过镜头调节机构，进行简单的操作即可实现。

　　通过调节两个组元的位置，实现了连续变焦，可以获得2.8～12mm之间的任意焦距值，从而适用于不同应用场合。

　　日夜两用特点

　　宇瞳2.8～12mm变焦镜头在白天调焦清晰后，切换到夜间工作环境，普通镜头影像清晰度往往会下降。这是因为，如果不加以校正，夜间工作的近红外波段焦点面与可见光的焦点面位置不重合。如下图3、图4，示意了红外效果的差异。

　　图3 普通镜头红外效果

　　图4 宇瞳镜头红外效果

　　该系列高清镜头通过镜片材质的优化配置，在整个焦距段内，实现了红外共焦效果;用户在可见光环境下对物体对焦清晰的情况下，当环境切换到夜晚用红外照明的时候，镜头不需要重新对焦也能保证成像清晰。

　　值得一提的是，宇瞳光学正是凭借2.8-12mm焦距的高清镜头，迅速奠定其在安防行业的地位，打响其在镜头领域的知名度。据悉，目前安防市场上超过70%的2.8-12mm的高清监控镜头均出自宇瞳光学。从2011年9月成立至今，其已经拥有50余条现代化的镜头无尘组立流水线，已具备月产1000万片玻璃球面镜，150万只镜头的加工能力，可谓创造了安防监控镜头企业的神话。

 　　　　福特科光电三百万变焦系列：诠释真正的高清

　　镜头的“高清”化发展乃大势所趋。对此，福特科福建福特科光电股份有限公司(以下简称“福特科光电”)充分认识到这一趋势，并进行详细市场调研，充分和客户深入的沟通，开发出一系列高清镜头。

　　高清镜头最大的优点是分辨率高，那么，对于监控镜头而言，能真正称呼为“高清”镜头应具备哪些特点呢?福特科光电的F1.2的1"系列道路监控镜头和5~50mm(3MP)变焦镜头为您诠释。

　　出色的MTF值表现：一个镜头的清晰度的判断，是分辨率和对比度相结合的结果，只有分辨率和对比度都达到一定的层度，才是真正意义的高清镜头。如果单单考虑分辨率，而忽略对比度的话，镜头成像的景物轮廓的边缘模糊不可辨，层次感不强，反而给人以不清晰的感觉。分辨率、对比度与MTF有着密不可分的联系，MTF是Modulation Transfer Function的缩写，MTF是分析判断镜头的成像质量的重要因素，MTF值越高，镜头的分辨率和对比度也越高。通常的，人眼对MTF>9%可以分辨，福特科光电的F1.2、1"系列道路监控镜头和5~50mm(3MP)变焦镜头的这两款高清镜头MTF>30%@150lp/mm，并且四角也能达到。

　　F值：F值是相对孔径的倒数，它可以用来衡量镜头的通光量，光圈数越小，相对的，镜头的进光量越大，所需的照度低，可适应在昏暗的条件下拍摄监控。监控镜头要在各种环境下监控，全天的光照度变化很大，目前道路监控领域取消补光灯的呼声越来越高，因此要求镜头要有足够低的F值。福特科光电的1″监控镜头F值为1.2，真正做到低照度的要求，即使在星光条件下也可清晰成像。另外，该镜头的镜片全部采用高增透的宽带AR膜设计，镀膜的透过率非常高，极大提高了镜头的透过率，同等条件下镜头拍摄亮度更高。

　　日夜共焦：对于采用红外灯条件下监控场合来说，需要日夜的图像都能清晰。因此要求镜头的日夜共焦能力能力强，实现日夜不间断监控，监控像面清晰的要求。福特科光电开发的5~50mm(3MP)变焦镜头日夜不离焦，IR光谱在不离焦情况下MTF值与白天一样都能达到>30%。

　　从整体而言，福建福特科光电的高清镜头，从设计到制造，在镜片材料、镀膜、镜片加工、机械件加工、镜头装配调试、镜头测试以及品保保证体系等等方面都是严格要求，从而实现了镜头的“高清”。

 　　镜片技术是核心竞争力

　　与众多安防子产品相似，高清监控镜头的竞争也是“热火朝天”，但归结到底，行业的竞争依旧是产品与技术的竞争。“工欲善其事，必先利其器”，在镜头产业内，要想在竞争中获得胜利，就必须在镜片、镜头材质、像素、特殊功能、整机性能以及性价比上有所优势，从上述几款颇具代表性的镜头产品来看便是如此，也可以看出当前高清镜头的几个发展趋势。

　　非球面技术促进镜头小型化

　　镜片技术是整个镜头的核心所在。目前，高清监控镜头的镜片技术与镜头的发展密不可分。非球面技术是当前讨论最多的镜面技术，也是衡量一个厂商镜头优劣的重要标准?从腾龙的“双剑客”高清镜头和凤凰光学PVH04D14-3MEX可以发现，非球面技术可以简化镜头的光学结构，从而使得镜头能获得较大的口径，摄光量也会大幅增加。同时，非球面技术可以改善镜片边缘部分对光的折射率，使镜头的边缘成像变好。据专业人员介绍，由于非球面镜头将边缘入射的光线按球面镜头失真的反方向进行了修正，从而有效地消除了桶形失真。多层镀膜技术作用在于消除鬼影、眩光及抵抗折反射所产生的光斑，同时可以让镜头反射率降低，增加镜片上的进光量。从各大主流镜头厂商推出的非球面镜头产品来看，如今的非球面技术已经发展到复合非球面技术层面，这是追求镜头小型化的技术结合成果。

　　镀膜技术提高透光率

　　镜头的镀膜工艺有很多，每个镜片厂家也具有各自的特点。镀膜技术对镜头在色彩还原和处理偏光偏色方面起着很大作用。目前在国内监控市场中，对色彩还原的处理已经有所进步，基本能让用户满意，但偏光偏色尤其是眩光鬼影的处理上还与国外市场应用的镜头相差不少。百万像素镜头技术中“透光率”的大小直接影响着镜头的像素高低，是高清画质不可或缺的重要条件。“透光率”是指镜头镜片的透光能力，主要决定因素是镀膜技术。上述几款镜头均采用了多层镀膜技术，可保证镜头的准确成像。目前业界最高的透光率镀膜，要属日本宾得镜头的SMC镀膜，透光率达到业界最高的0.998，为高清镜头的长远发展奠定了坚实的基础。另外，透光率越高，透光量就越大，照度也就越低，尤其是在夜间监控条件下，照度的高低，又是一个夜间镜头品质的决定因素，其实在这点上，腾龙的“双剑客”要稍显出色。

　　据凤凰光学顾成钢部长介绍，在中高端品牌百万像素监控镜头中，一般都采用全光谱复合多层镀膜技术;低端镜头往往只有蓝色膜，稍好些的镜头加了红膜、黄膜等，而只有各色齐全尤其镀了绿膜的才是全光谱镀膜镜头。判断一个镜头的镀膜水平可将镜头的前端对着自己的脸，在相同光照条件下，若能看清自己的脸部，则说明镜头反射能力较强，镜头镀膜水平较差;反之，若不能看清脸部，则说明光线的通透性很好，只有很少的反光，镀膜的效果比较好。

　　超低色散镜片的选用

　　超低色散高清镜头在原来LD镜片“低色散性”和“异常分散性”的基础上，进一步抑制“色差”的发生，实现更高精度的“2次光谱”矫正。由此可彻底消减影响画质的一大因素“色差”的发生，从而获得高对比度，鲜明锐利的表现力。

　　出色的景深性能

　　镜头景深或许在监控行业中较少被提及，但其作为一个稍显概念性的技术特性，其主要特点在于景深越大，在成像后的画面上能看清晰的远近范围就越大，图像截图放大后，可以把远端的景物看的更清晰，如道路监控中，通过截图放大后，可以看清车牌号码等。根据上海旭峰伟业电子科技有限公司陈东杰介绍，

　　这一概念是百万像素镜头，尤其是未来百万像素镜头占主导市场的时候被广为重视的一个名词。目前，我们还不可能在镜头的参数中看到景深这个参数，也更不知道景深多少，但是通过成像后的画面，我们可以对比地看出哪款镜头景深更大一些。高清、高清，要求在监控中得到非常清晰的画面，并且能将整个画面都清晰地呈现出来，甚至经过放大后可以把远端的景物看得更清楚。这个时候，就需要镜头有不错的景深。目前市场上，能将高清镜头的景深做的很大的厂家只有一两家，而且在充分利用了大景深的基础上，能将镜头做到变焦的过程中始终保持清晰不变，不需要重新聚焦。部分老牌的日系厂家，也在逐步地将电视镜头中的新技术应用到监控当中。

　　镜头材质的转变

　　镜头材质的选择有镜片材质和镜头结构材料的选择。镜片一般分为玻璃镜片，复合材料镜片和树脂镜片，而监控镜头中一定要应用玻璃镜片。因为树脂和复合材料镜片在高温和暴晒的条件下容易老化，甚至变形，严重影响成像质量和镜头的品质。由于高清镜头生产厂家目前相比模拟镜头厂家还很少，还没有发现高清镜头中应用树脂和复合材料的镜头。所以，镜头材质的创新往往集中在结构层面上的材料变化。

　　过去，安防监控镜头大多采用金属材质铸造，但在高清镜头产业，具有一定规模的镜头厂商大多使用模具压出的工程塑料部件作为镜筒镜身，这样能很好的保持镜头的一致性。目前，凤凰光学的EX系列高清镜头便采用工程塑料制造。而宇瞳光学用数码的理念制造安防监控镜头，其当前主流的2.8-12mm镜头均采用工程塑料制造，在提供轻便化的同时，又保证了镜头的成像质量，降低高清镜头的整体成本，在竞争中取得优势。

　　不过，在一些特殊的应用领域，如交通、医疗等，需要用到高清晰度低误差的高像素工业级镜头又通常使用金属部件，这与普通的金属镜头不一样，除材质选择有高标准外，制造精度也非常苛刻，所以才能满足高像素、高成像的专业要求。

　　中长焦镜头或成需求点

　　虽然上述镜头中并没有介绍到中长焦高清镜头，但随着高清高速球、高清一体机机芯市场需求量暴增，以及一些专业领域，如城市瞭望、森林防火、高速公路等需要涉及远距离监控的需要，致使中长焦高清镜头的需求量也水涨船高。目前，据kowa相关负责人介绍，目前，高清镜头已经覆盖到全焦段，监控市场中长焦应用量最大的集中在100-400mm焦距段， 长焦距的750mm和1000mm的产品也已经被熟悉和广泛应用。

　　结束语

　　从当前镜头行业的发展现状而言，随着国内厂商的技术不断进步，国内厂商推出的各种类型镜头已经成为各视频监控厂商的首选，在镜片技术、成像效果、低照度效果、感红外效果等技术上与日系镜头的差距逐步被拉近。过去以日系镜头为主导的安防监控镜头产业，在国内厂商的努力下已反客为主。当然，这也不能否定日系镜头对安防镜头行业中的影响。

　　总而言之，安防行业的高清发展在持续进步，未来对监控镜头的要求只会越来越高，这是对镜头厂商的挑战。逆水行舟，不进则退。行业需要推动者，同时也不乏推动者，不同的是，当企业船头坚定对向“逆流”时，则会一步一步向上游前进，反之则是顺流而下，逐步拉开与前方的距离。

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