鏡頭技術(shù)在監(jiān)控日夜環(huán)境中的應(yīng)用

一般日夜兩用攝像機(jī)在需要24小時(shí)連續(xù)監(jiān)控的道路、機(jī)場(chǎng)、港口或?qū)W校周界和工廠、住宅大樓、停車(chē)場(chǎng)中不休息不斷電的使用，因此對(duì)于高畫(huà)質(zhì)的日夜兩用攝像機(jī)的成像效果要求也越來(lái)越高。日夜兩用攝像機(jī)的優(yōu)勢(shì)，是即使在低照度，甚至沒(méi)有可見(jiàn)光照明的環(huán)境中，仍可運(yùn)用夜間模式或使用近紅外線燈照射監(jiān)控對(duì)象，觀察到清晰的圖像，并且對(duì)監(jiān)控對(duì)象進(jìn)行識(shí)別，但這些都須要一個(gè)適合的非球面鏡頭及鏡頭中的紅外線濾光成像技術(shù)的配合。如果只用一般的球面無(wú)紅線外濾光鏡頭，安裝在日夜兩用攝像機(jī)上，在夜間模式時(shí)，由于成像焦距無(wú)法集中且會(huì)產(chǎn)生色差的問(wèn)題，使得影像產(chǎn)生焦距偏移，無(wú)法獲得到清晰的圖像。

為了克服這個(gè)問(wèn)題，使鏡頭能夠適用于日夜兩用型攝像機(jī)，需要從可見(jiàn)光區(qū)域到近紅外線區(qū)域的范圍內(nèi)，盡量減少色差。對(duì)鏡頭而言，焦距越長(zhǎng)，色差的補(bǔ)償就越困難;若在可見(jiàn)光區(qū)域和近紅外線區(qū)域上的色差增大，焦距偏焦也就越明顯。因此必須采用非球面鏡片技術(shù)機(jī)低色散光學(xué)鏡片來(lái)抑制這樣的焦距偏移及色差。采用了此非球面鏡片成像技術(shù)，就可以進(jìn)行日夜間的監(jiān)控模式或白天為彩色圖像夜間為黑白模式的Day/Night切換，也能將焦距偏移問(wèn)題控制到無(wú)形，達(dá)到日夜24小時(shí)連續(xù)監(jiān)控的應(yīng)用要求。除此之外，由于IR日夜兩用鏡頭的波長(zhǎng)范圍較大，因此須注意透光率帶來(lái)的光斑問(wèn)題，慎重的對(duì)鏡頭鍍膜效果做好預(yù)先的適用檢視及挑選。

鏡頭技術(shù)在攝像機(jī)透光口徑的關(guān)系應(yīng)用

監(jiān)控用鏡頭及攝像機(jī)為了滿足夜視低照度的監(jiān)控需求，很多廠商開(kāi)始制造靈敏更高的低照度攝像機(jī)，并且在Sensor與鏡頭搭配朝向大口徑發(fā)展，就是透過(guò)降低鏡頭的口徑F值以提高進(jìn)光量，讓鏡頭可以使攝像機(jī)發(fā)揮低照度的功能。

但值得一提是鏡頭的F值，是會(huì)隨著鏡頭口徑的增加，且是成反比地減小，F(xiàn)值越小，性能越好。而為了得到較大的鏡頭進(jìn)光量，有時(shí)會(huì)透過(guò)增加鏡頭的口徑r及長(zhǎng)度，以得到更小的F值，從而提高鏡頭的性能。這是鏡頭技術(shù)上一種普遍的應(yīng)用。但由于監(jiān)控?cái)z像機(jī)受到設(shè)計(jì)及應(yīng)用，還有安裝場(chǎng)所的因素限制，體積日益朝小型化發(fā)展，鏡頭本身也跟著必須要更加小巧，這也使得在鏡頭口徑設(shè)計(jì)上開(kāi)始朝更加大去設(shè)計(jì)。更值得注的是要設(shè)計(jì)出更小的鏡頭F值，勢(shì)必要增加補(bǔ)償像差的設(shè)計(jì)，這是一個(gè)鏡頭技術(shù)應(yīng)用上的難點(diǎn)，因?yàn)楫a(chǎn)生像差會(huì)讓鏡頭光學(xué)性能產(chǎn)生變化變形成像及外型此寸的增加。還好在這部分抑制性能變形及外形尺寸的增加，可以采用非球面透鏡設(shè)計(jì)來(lái)解決，以有效補(bǔ)償像差、實(shí)現(xiàn)小型化設(shè)計(jì)。以目前市面上的各種焦距手動(dòng)變焦鏡頭，就是因應(yīng)這種需求而生，目前的鏡頭體積與口徑不斷的加大，F(xiàn)1.0甚至更大都已存在可能。

鏡頭技術(shù)在攝像機(jī)成像大小的關(guān)系應(yīng)用

監(jiān)控的攝像機(jī)角度涵蓋大小與鏡頭成像技術(shù)絕對(duì)是息息相關(guān)的，近來(lái)在影像高清化的口號(hào)下，監(jiān)控廣角化也成了監(jiān)控?cái)z像機(jī)架設(shè)的考察重點(diǎn)，但這不是攝像機(jī)能完全承擔(dān)的問(wèn)題，過(guò)去在很多如出入門(mén)口、梯間、公交車(chē)上、地鐵上及電梯內(nèi)和銀行柜員機(jī)區(qū)等狹小場(chǎng)所裝設(shè)攝像機(jī)，都有無(wú)法完全涵蓋所要景物的窘境，往往必須架設(shè)更多攝像機(jī)，才能達(dá)成監(jiān)控?zé)o死角的要求，然而鏡頭的成像技術(shù)改良，目前的技術(shù)只需用一臺(tái)廣角攝像機(jī)，就可以覆蓋所有獲監(jiān)控畫(huà)面要求。不過(guò)，在追求廣角化的同時(shí)，要注意避免隨之而來(lái)的問(wèn)題，例如前鏡片口徑增大后攝像機(jī)外型尺寸跟著變大、圖像變形及失真率過(guò)高等問(wèn)題，這些都是鏡頭技術(shù)與成像關(guān)系上要小心的部分，但還好的是，鏡頭技術(shù)相對(duì)也在廣角鏡頭加上多重焦距及手動(dòng)變焦的技術(shù)產(chǎn)品上發(fā)展來(lái)解決這些應(yīng)用問(wèn)題。

鏡頭技術(shù)在影像高清化的應(yīng)用

監(jiān)控在百萬(wàn)像素鏡頭的需求已是一個(gè)既定的事實(shí)，不管是用于任何一種行業(yè)應(yīng)用，除了攝像機(jī)的影像感光器在往高清影像趨勢(shì)前進(jìn)外。而為能真正了取得清晰細(xì)致的高清影像，從200萬(wàn)到300萬(wàn)，甚至500萬(wàn)像素的百萬(wàn)像素鏡頭都以正式商品化上市應(yīng)用。但目前仍然存在一個(gè)問(wèn)題，就是對(duì)于高倍數(shù)變焦鏡頭部分，應(yīng)用于高速球的部分，由于機(jī)芯模塊的伸縮鏡片組是否也兼具有非球面的高透光率鏡片，仍然眾說(shuō)紛紜，甚至在部分實(shí)測(cè)下，結(jié)果證明百萬(wàn)高清的高速球在跟同樣條件的高清百畫(huà)槍機(jī)比較下，其影像清晰度的效果仍然是有明顯差異的。

此外，仿真監(jiān)控?cái)z像機(jī)的分辨率，在960H的芯片問(wèn)世后，解晰度與辨識(shí)率也從過(guò)去的540TVL，提升到700TVL。因此鏡頭的高清技術(shù)為了配合這些高畫(huà)質(zhì)攝像機(jī)的產(chǎn)生也自燃異在技術(shù)發(fā)展上由原來(lái)最大200萬(wàn)畫(huà)素一舉突破發(fā)展到500萬(wàn)像素的技術(shù)程度。再者隨著CMOS

Sensor感光組件的像素的不斷的飆高，使得畫(huà)素點(diǎn)Pixel的尺寸也隨之變小，因此鏡頭的畫(huà)素轉(zhuǎn)換力MTF(ModulationTransferFunction);也就是將原攝取光學(xué)成像傳送的成為像素的鏡頭分辨率與反差呈現(xiàn)為解晰度能力方面的頻率數(shù)值也跟著必須變大，才能解析分辨出更加細(xì)微的對(duì)應(yīng)線條TVL(TVLine)。為能有效發(fā)揮高畫(huà)素的性能，這些鏡頭不僅在畫(huà)面中心，甚至是畫(huà)面邊緣，也都擁有高分辨率、高對(duì)比度。同時(shí)，監(jiān)控鏡頭在成像技術(shù)上不僅降低了失真，現(xiàn)在的制造技術(shù)還兼具有防震、防撞的堅(jiān)固結(jié)構(gòu)，以及防止發(fā)生誤觸焦距偏移的固定旋鈕等，可以說(shuō)在技術(shù)整體上，監(jiān)控鏡頭已在結(jié)構(gòu)與應(yīng)用技術(shù)上都比過(guò)去鏡頭改良進(jìn)步不少。

監(jiān)控高清化已是這幾年來(lái)明顯的趨勢(shì)，監(jiān)控應(yīng)用市場(chǎng)對(duì)鏡頭的功能要求及應(yīng)用需求也越來(lái)越高，加上攝像機(jī)在高清的發(fā)展上一直領(lǐng)先鏡頭的發(fā)展，在今年才看到鏡頭在夜視及透霧等新的應(yīng)用技術(shù)上追了上來(lái)，也讓監(jiān)控應(yīng)用在鏡頭搭配上不再像前二年那樣捉襟見(jiàn)肘，看來(lái)這是高清監(jiān)控之福。