主頁（http://m.by236.com）：電動變焦鏡頭核心技術的發展和應用

近年來，用于室外監控的電動變焦鏡頭在市場上逐漸興起，但大多數工程商對其核心技術并不了解，本文就目前市場上熱門的3-CAM技術、透霧功能、ED超低色散鏡片等方面與您進行詳細分析。 

 談到電動變焦鏡頭，人們很容易就想到體積大、重量可觀的大家伙，以及與安裝的攝像機那種不協調的比例。電動變焦鏡頭的發展，經歷了短焦100mm以下——中焦300mm左右——長焦700mm以上的過程，不論從市場還是技術方面都已經逐漸成熟。由于市場和技術的發展，100mm以下的市場已經被一體化攝像機壟斷，所以我們討論的重點放在中、長焦系列的鏡頭上面。

隨著市場需求的不斷提高，電動變焦鏡頭的焦距隨之不斷加長。從100mm到200mm再到300mm逐漸發展而來，現在成熟的產品已經做到了750mm。長焦鏡頭的發展，使單點監控的范圍由“米”為單位發展到以“公里”為單位成為可能。但是，鏡頭設計的復雜度也成倍上升，使得在短焦時無關緊要的問題被逐漸放大，同時，新的技術問題也接踵而來。如何在客戶需要和技術瓶頸中找到平衡，已成為了各家廠商思考的熱點問題。

電動變焦鏡頭尤其是長焦鏡頭，為了得到更好的監控效果，一般會安裝在比較高的位置，這樣可以得到更好的視角。而且，很多產品是安裝在野外，天氣的大幅變化對設備在各種氣候下的適應能力也有了更高的要求，這些都給維護帶來了麻煩。因此，有一個質量穩定可靠的產品才能減少維護成本，保證監控的不間斷進行。于是，有實力的廠商引進了一些高端鏡頭行業采用的技術來提高產品性能。如3-CAM技術的應用就是這種趨勢的代表。3-CAM技術的出現，徹底放棄了目前行業內普遍采用的傳統的3軌道技術。

3-CAM技術的特點
1、解決了光學偏心
3軌道技術由于采用軌道的方式來保持變焦時鏡片在一條主軸上運動。這種技術在短焦鏡頭中應用沒有什么問題，因為鏡片的相對位移比較短，目前的生產工藝可以基本保證鏡片在移動時不偏離主軸。但在長焦鏡頭中，尤其是在300mm以上的變焦鏡頭中，這種鏡片依靠軌道直線推進的結構可能會使鏡片在移動過程中發生偏離主軸的情況。

由于3-CAM技術不需要軌道來定位鏡片，其鏡片移動時采用螺旋推進，即鏡片圍繞主軸旋轉前進，所以不會發生偏心的情況。這種技術特別適合于制作長焦、大變倍的鏡頭。

2、可延長使用壽命
由于3-CAM技術是利用鏡片邊緣的“銷”結構在一個經過嚴密設計的光滑的弧形滑道上運動，不會有任何的硬性摩擦，所以機械磨損非常小。這種減少的摩擦，可以大大延長電機的壽命，同時可以降低電機的驅動電壓。有些高檔鏡頭甚至可以使用1.5V的電壓來驅動鏡頭電機，使電動鏡頭的鏡片移動非常平穩、緩慢。有利于在長焦時對物體的精細聚焦，拓寬了解碼器對鏡頭變焦、聚焦等操作的速度變化范圍。

3、鏡頭溫度變化適應能力強
3-CAM技術的“銷”結構可以減少摩擦，因而只需要在“銷”結構使用極少的潤滑油，就可以達到理想的潤滑效果。而3軌道技術為了得到相同潤滑效果，需要在軌道和螺紋邊緣涂抹較多的潤滑油。在我們這樣一個幅員遼闊、橫跨多個氣候帶的國家，南北溫差極大。在南方高溫天氣下，潤滑油會逐漸變為液態，進而發生“漏油”等情況。北方過多的潤滑油會凝結而阻礙鏡片的移動。所以，減少潤滑油的使用，可大大提高鏡頭對溫度的適應能力。

4、可減少內部光反射
由于變焦鏡頭內部由多個鏡片組組成，鏡片組之間又有較大的空間。這個空間隨鏡頭焦距的增加而逐漸變大。光線很容易會照射到內壁再反射到內層鏡片上，從而干擾鏡頭正常的成像，出現“重影”。3軌道技術是通過內壁的螺紋旋轉來驅動鏡片移動的，所以內壁要做的非常光滑，即使涂抹了遮光圖層，也會在使用過程中逐漸磨損掉而露出金屬光亮的原色，進而產生內反射而干擾正常成像。

3-CAM技術由于不需要依靠螺旋驅動鏡片移動，所以內壁可以噴涂不反光的材料來避免“內反射”的發生，使圖像更加清晰、明亮。

透霧功能
過去CCTV鏡頭還處于300mm以下階段時，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我們的重視了。這種情況尤其是在森林防火、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。這種環境往往更容易產生霧氣，使24小時不間斷監控面臨新的挑戰。

針對這種情況，少數有設計、研發能力的廠商經過努力開發出了具有透霧功能的鏡頭，并成功實現了成品上市。這種技術的出現，大大拓寬了視頻監控的應用范圍，并且是人類依靠聰明智慧戰勝自然環境的又一經典案例。市場上少數廠商在不具備生產透霧鏡頭產品能力的情況下，使用普通的產品充當透霧鏡頭來銷售，宣稱具有透霧功能，是極不負責任的行為。當然，在實際測試中無法蒙混過關，最終擺脫不了被淘汰的命運，但給對此功能有需求的用戶在產品選擇上制造了許多障礙，并浪費了許多時間。

ED超低色散鏡片
1、色散的成因
當太陽光通過不同的介質時，例如：玻璃或水，不同波長的光線因為會有不同的折射率，導致藍光、綠光和紅光會聚在不同焦點上。白光進入然后七彩分色光線出來。就自然界來說，這是構成色彩的必要成分，可是就鏡頭來說，這樣的特質會形成影像上的大災難！隨著鏡頭設計越來越復雜，且具備更多的功能，鏡頭設計工程師必須要跟“色散”打交道。透過不斷的實驗和測試，光學玻璃所產生的影像色彩分散現象是聚焦中心部分會出現同心圓狀的色滲現象，在聚焦影像的周圍形成異色光斑，并從中心部分開始逐漸向邊緣部分擴大，而當鏡頭的焦距越長，這種色散也就越明顯。

2、ED超低色散鏡片
為了解決色散給成像帶來的負面影響，鏡頭研發人員對各種材質進行實驗，通過不斷的努力，通過合成不同的元素，終于找到一種可以解決色散問題的鏡片。這種鏡片稱為“ED”（Extra-low Dispersion）鏡片，它大大提高了鏡片的成像畫質。

長焦鏡頭小型化趨勢和對周邊設備的要求
電動變焦鏡頭，特別是長焦的鏡頭對周邊配件的要求很高。一般的長焦鏡頭體積比較大，這也就意味著護罩的體積更大，極大的護罩意味著高昂的價格和更大的重量，小巧的外型不僅能減小護罩的尺寸，同時也給云臺的載重減輕了負擔。對于云臺，要求載重能力要強，運轉精度要高。長焦鏡頭重量比常規鏡頭要大得多，再加上護罩的重量，沒有一定的載重能力是很難帶動起來的。長焦鏡頭在焦距調到最大值時，視角不到1°，若云臺的精度不足，是很難定位監控目標的。對于解碼器的使用，如果預置位控制的精度不夠，在多次調用預置位后就無法準確回位。長焦電動變焦鏡頭的安裝使用，對護罩、云臺等配套設備要求不斷提高，鏡頭的體積和重量也是控制造價的重要因素，小巧、輕便的鏡頭也將成為鏡頭廠商的重要研發方向。
(中國集群通信網 | 責任編輯：陳曉亮)