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【中國集群通信網】技術篇：多種技術助力電動變焦鏡頭

　　據了解，目前電動變焦鏡頭的高端技術和產品大多掌握在日本廠商手中。中國也有部分廠商生產電動變焦鏡頭，但基本上都是由原來的軍工企業或者是光學研究所轉行過來的，盡管有很好的設計，但由于受到產品原材料、關鍵技術等多方面的影響，能夠生產出成品的較少，即使能生產成品其效果也與日系鏡頭有一定的差距。

　　上海聚勵電子馬佳慶就表示，電動變焦鏡頭的開發需要有非常深厚的光學技術為基礎，同時需要投入大量的研發資金，而且在開發過程中需要解決縱向色差、聚焦不實等諸多問題，因此目前市場上具有豐富電動變焦鏡頭產品線的廠商非常的少，且價格也相當的昂貴。據了解，目前市場上應用較多的電動變焦鏡頭品牌主要有FUJINON(富士能)、TOKINA(圖麗)、KOWA、pentax(賓得)、computar等，而國內生產電動變焦鏡頭的廠家主要有長春佶達、福光等。而各個廠家為了增加自己的競爭實力，也都推出了各自的代表性技術以占領更多的市場份額，如KOWA的ED(Extra-low Dispersion)鏡片、3-CAM技術、透霧功能，TOKINA的SD(Super Low Dispersion)超低色散技術、可自動聚焦技術，FUJINON的透霧功能等。

　　ED鏡片、SD技術解決色散問題

　　大多鏡頭廠家都表示，隨著鏡頭的設計越來越復雜，設計工程師不可避免地要和“色散”打交道。據了解，光學玻璃所產生的影像色彩分散現象是指聚焦中心部分會出現同心圓狀的色散現象，即在聚焦影像的周圍形成異色光斑，并從中心部分逐漸向邊緣部分擴大，鏡頭的焦距越長，色散也就越明顯，而這種色散現象對于長焦的電動變焦鏡頭的影響也就愈加明顯。

　　為了解決色散給成像帶來的負面影響，各大鏡頭廠家的研發人員對各種鏡片材質進行實驗，以找出好的解決方案。據了解，目前在技術上比較好的解決方式主要是采用ED超低色散鏡片和SD超低色散技術。科安信王剛談到，普通望遠鏡頭無法擺脫色散的困擾，在物體的邊緣會出現色滲現象，而采用ED超低色散鏡片則能較好地解決這一難題。ED鏡片從20世紀70年代便已經產生了，其可以減少色差，并確保各類波長的光線實際聚焦于同一點，使其具有相同的折射率，滿足進光的需求，因此會產生明暗對比強烈但幾乎沒有顏色失真的影像。

　　上海聚勵劉郭艷也表示，當標準光學玻璃被用在長焦鏡頭時，會產生色差現象，在鏡頭里，它很不明顯，但是仍然產生焦外微小的色散，類似光學噪聲，對畫面有負面的影響。為了消除色差，圖麗應用了有超低色散(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譜和光學噪聲。

　　自動聚焦，自帶預置位

　　由于電動變焦鏡頭主要應用于長距離監控，而且大多都是10倍以上的變焦倍數，因此需要頻繁地使用變焦功能，這樣就很容易發生畫面聚焦滯后的現象，而如何較好地完成自動聚焦，則顯得相當重要。據了解，自動聚焦技術實現的過程就是在攝像機上的視頻信號輸出端由一個三通接出兩路視頻信號，一路反饋給自動聚焦鏡頭，鏡頭會自動判斷主物面的位置，并根據其在攝像機圖像傳感器上聚焦情況自動調整鏡頭的聚焦馬達，改變聚焦后的視頻信號又反饋給鏡頭，這樣往復三次，基本上就可以聚焦清晰，這時的視頻信號反映到監視器上，即可成清晰的圖像。

　　上海聚勵馬佳慶談到，目前自動聚焦技術上有兩大難點，一是在復雜場景下鏡頭如何判斷主要的監控對象并聚焦清晰，二是遠距離場景下如何實現清晰聚焦，這些難題成了大多數鏡頭廠商開發自動聚焦鏡頭的瓶頸。自動聚焦鏡頭適配的一般為1/3英寸或者1/2英寸的圖像傳感器，其鏡頭的特征主要在于長焦，而通過鏡頭里的AF基板能直接把視頻信號輸入到后端，達到自動聚焦的功能，但目前做得比較好的自動聚焦廠家只是少數。

　　盡管自動聚焦在實現過程中還有諸多瓶頸限制，但電動變焦鏡頭的廠商為了實現畫面清晰，達到滿足監控的需求，也做出了不同的嘗試，而大多數業內人士也都表示，在鏡頭里增加預置位功能將是電動變焦發展的一個重要趨勢。長春市佶達智能工程有限公司總工程師段為眾便表示，鏡頭所帶的預置位與球機很相似，在鏡頭內設置好預置位，通過解碼器給一個脈沖電流的信號，這樣便能達到快速聚焦的目的。不過目前用得并不廣泛，主要還是由于解碼器的精度沒跟上。不過伴隨著解碼器技術和工藝上的不斷提高，鏡頭中的預置位功能也將會逐漸普及起來。

　　透霧功能

　　由于電動變焦鏡頭的應用領域主要為森林、高速公路、海事、鐵路等領域，而在這些領域，經常會出現霧天或由于灰塵等而形成陰霾天氣，使得能見度降低，從而導致了監控畫面模糊不清。為此，是否具有透霧功能也成為了電動變焦鏡頭的一大賣點。深圳市科安信實業有限公司王剛就表示，過去CCTV鏡頭還處于300mm以下時，觀測距離一般限定在1公里以內，這種應用對天氣能見度的要求比較低，但是焦距已經發展到750mm的今天，霧天對監控圖像的影響就不得不引起業內的重視了。這種情況在森林防火、油田監控和離海面較近的港口碼頭等遠距離監控中尤為重要。

　　據了解，透霧功能最早興起于英國，主要是通過對鏡頭硬件的處理，對鏡片的多次研磨、鍍膜，并搭配透霧攝像機一起使用才能達到效果。長春佶達光學電子儀器廠段為眾向筆者解釋道，透霧功能其實采用的是一種多光譜技術，通過幾個不同波段的光譜進行混合成像，由于在霧天，在空氣傳播中有一種特定波長的紅外光，目前很多鏡頭很難捕捉到這種光，而通過采用多光譜技術，能使得這種特定波長的紅外光在在鏡頭中聚焦，以達到看清監視畫面的效果。

　　部分業內人士表示，目前具有透霧功能的電動變焦鏡頭已經應用到實際的重點項目中，甚至成為了業主首選必須的功能。目前的透霧水平對霧氣的穿透效果已經不錯，但對于灰塵等陰霾天氣的作用并不明顯。由于特殊環境的監控需求，透霧功能的發展前景將會相當光明。