鏡頭的清晰度

清晰度是鏡頭的關鍵要素之一，也是衡量鏡頭的最為重要的標準。當今的4K高清鏡頭，與普通鏡頭相比具有清晰度高、光譜透射能力強、做工更精密等優勢。一般選取鏡頭成像圈中心及0.7視場的解像力作為評判鏡頭清晰度的標準。

解像力是鏡頭對被攝物體的點像的再現能力。通常我們的理解就是鏡頭能夠分辨出很細微的細節，而且越精細越好。解像力好的鏡頭拍攝的照片肯定是毫發必現般的清晰，反之較差的解像力則容易丟失許多肉眼可見的細節。

4K超高清鏡頭的物理分辨率為3840×2160，是1080P的4倍，約為720P的9倍，從理論角度來講，基于4倍于1080P的分辨率，相同細節要求下，4K攝像機應該可以呈現4倍于1080P的視角范圍。實現減少從布控攝像機的數量，滿足更高清的實時監控需求。

圖1 不同鏡頭的透光率

4K高清鏡頭之所以具備較佳的高清性能，離不開其采用的關鍵技術：ED超低色散材料技術、非球面技術(ASP)的使用和大光圈，超低照度技術的運用。普通監控鏡頭，在設計上也會考慮校正不同波長光線(紅、綠、藍)的像差，但通常是將兩頭的紅、藍兩種色光的聚焦同一位置上，但和中間的綠光焦點仍然不重合，即存在二級光譜的像差，限制鏡頭成像質量進一步提升。為了校正二級光譜，4K高清鏡頭廣泛使用了ED超低色散的光學玻璃材料，利用其不同于常規光學玻璃的色散特性，可以將紅、綠、藍等色光聚焦到同一個平面上。非球面技術(ASP)的使用，傳統的球面技術發展到今天，其設計技術和制造工藝都已相當成熟，在光學行業的幾乎所有領域都有廣泛的應用。然而在設計復雜4K高清鏡頭時，球面技術的成像效果無法達到最佳。非球面技術可以校正球面像差，大幅度提高鏡頭的成像質量。非球面鏡片形狀是通過精確計算并由精密機器模造而成，一片非球面鏡片就能實現多個球面鏡片校正像差的效果。采用超精密模造非球面鏡片的鏡頭可以有效地減小鏡頭體積的同時，使得鏡頭的成像更清晰，透光度更好，色彩還原更加準確。大光圈，超低照度技術的運用。鏡頭作為攝像機的“眼睛”，在相當程度上決定著監控的成像效果，而在夜晚，即低照度下，決定監控效果的關鍵參數是其最大光圈值，這個最大光圈值直接決定外界可有多少光線透過鏡頭到達傳感器以進行光電轉換，光線越多，低照度監控效果便越好。最大光圈值用F值表示，F值=f(焦點距離)/D(鏡頭的有效口徑)，鏡頭的光圈大小，即F值的大小直接決定了鏡頭的通光量。光圈越大，F值越小，通光量越大，照度越好;反之亦然。

鏡片的多層鍍膜

鏡頭的鍍膜一般鍍增透膜，主要的作用是降低鏡片表面的反光，減少光衰減。

早期的鏡頭有沒有鍍膜的，一些簡單的鏡頭也有單層簡單鍍膜的。現代鏡頭都是多層寬帶增透鍍膜技術。但是鍍膜不能答到100%的通過率，仍然會有一部分光反射，所以鏡片會有各種顏色，在一支鏡頭上的鏡片不會全反射一種色光，所以你看到的鏡頭經常會反射各種各樣的顏色。

多層寬帶增透鍍膜技術，能最大程度地提高鏡頭的光線透過率，降低光線在每個光學鏡片表面的殘余反射。該技術可以將玻璃和空氣界面的可見光反射率抑制到0.5%以內，同時將近紅外光的反射率降至約1%，通過高質量的鍍膜，減少了圖像上不必要的雜散光和鬼像，有效提高畫面的通透性，亦保證了可靠的高清效果。

多層寬帶增透鍍膜技術，能大幅改良光線透射率并具有更低的折射率。由于降低了反射，該技術可使畫面更銳利、明亮，且具有更少的炫光與鬼影出現，即使在如逆光等特定光線條件下也同樣出色。

鏡頭在強度及抗干擾性上的突破

隨著安防應用領域的延伸，鏡頭也需要適應各種不同的應用環境，增強鏡頭的強度和抗干擾性是不可回避的。鏡頭需作以下三方面的改善和提示：防抖、溫差矯正和透霧。防抖是一個在鏡頭中加裝的影像穩定系統，是為了滿足使用中長焦距鏡頭而設計。防抖分為光學防抖和電子防抖。光學防抖是在鏡頭中設置專門的防抖補償鏡組，根據相機的抖動方向和程度，補償鏡組相應調整位置和角度，使光路保持穩定。電子防抖主要指在數碼照相機上采用強制提高CCD感光參數同時加快快門并針對CCD上取得的圖像進行分析，然后利用邊緣圖像進行補償的防抖，電子防抖實際上是一種通過降低畫質來補償抖動的技術，此技術試圖在畫質和畫面抖動之間取得一個平衡點。與光學防抖比較，此技術成本要低很多(實際上只需要對普通數碼相機的內部軟體作些調整就可做到)，效果也要差。

圖2 CCD對可見光與紅外光的波長折率

溫差校正鏡頭，光學設計校正溫差后鏡頭能適應高低溫的環境增強。由于安防監控系統大部分都是安裝于戶外，暴露在炙熱的陽光下或寒冷的空氣中。過高或者過低的溫度環境都會導致鏡頭中光學鏡片的折射率和阿貝數發生變化，這一變形直接就導致了聚焦不準確、圖像不清晰。通過光學設計上將不同溫度系數的玻璃進行優化設計，使得在溫差(-30度~70度)范圍內光學成像質量不下降，這樣鏡頭適應環境能力逐步提升，在高溫、寒冷等極端天氣里圖像依然不減。

透霧鏡頭，透霧源于遠距離、復雜環境下的監控需求。霧是漂浮在空中的細小顆粒組成，單位體積的顆粒數越多霧就越濃。可見光波長較短，無法穿透薄霧，這就是有霧的清晨能見度非常低的原因。而近紅外光波長較長，這一特點使得紅外光可繞射微小顆粒，實現透霧的目的。透霧模式下，濾光片會濾掉可見光而只保留紅外光，配合鍍膜增透技術，透霧鏡頭在能見度極低的情況下也能實現遠距離全天候監控，并且在正常以及透霧模式下保持焦面不偏移。

透過云霧、水氣拍攝物體，相當于透過了兩重透鏡(水珠與實際透鏡)，除了R光線可以正確聚焦在CCD成像面上，RGB光線中的GB均無法正常的投射在CCD成像面上，這樣就造成了普通模式鏡頭無法正常、清晰的得到云霧、水氣中的圖像，眾所周知，索斯克日夜穿霧系統的技術，不但在日夜功能上及自動修正縱向色差上的特殊功能，使透霧技術及原有的日夜功能，對白天彩色RGB及夜晚的IR能量進行更精確的縱向色差調整，使RGB及IR等大自然能量更準確、集中到鏡頭成像面上，從而達到透過云霧、水氣拍攝環境及目標圖像。

鏡頭的精準調節和智能化

鏡頭的調試精準化和智能化給整個安防系統的安裝帶了便利，極大的提高了效率。也是目前鏡頭的改善發展的趨勢。

鏡頭的精準化調試體現在兩方面：1.精密變焦凸輪調節聚焦，通過凸輪的旋轉，帶動變焦和聚焦組鏡片前后移動，從而實現焦距的連續變化和聚焦點的調節。如果凸輪的精度不佳，則在變焦和聚焦的過程中，不可避免的會出現透鏡光軸的偏移或者傾斜，導致成像質量的嚴重下降。精密變焦凸輪設計技術，能保證良好的凸輪制造精度，確保變焦和聚焦過程中的成像質量，同時也保證了順滑而不失阻尼感的調節手感。2.鏡頭后焦可調技術。后焦距也稱背焦距，指的是當安裝上標準鏡頭(標準C/CS接口鏡頭)時，能使被攝景物的成像恰好在CCD圖像傳感器的靶面上，首次使用鏡頭時一般都需要對攝像機的后焦距進行調整。根據經驗，在絕大多數攝像機配接電動變焦鏡頭的應用場合，往往都需要對攝像機的后焦距進行調整。由于各攝像機廠商的不同導致后焦值有一定的波動，鏡頭后焦可調是指在鏡頭結構中設計有可調機構，能適當的調節鏡頭接口(標準C/CS接口鏡頭)到攝像機的距離。

鏡頭的智能化調節，傳統鏡頭依靠手動調節，通過調節變焦環與聚焦環實現鏡頭的變焦與聚焦調節。鏡頭的智能化調節是將鏡頭的聚焦環，變焦環及光圈與步進電機相連，通過步進電機驅動來完成鏡頭的調節。不但具有調節過程精細，調節方便的優勢。更重要的能夠實現將調節過程程序化，后臺調節，與對應程序實現智能化調節。