镜头是监控系统的最前端，也是监控摄像机的取像眼睛，因此在镜头的选型与搭配上对监控系统而言是非常重要的一个环节。从监控系统在两年前迈入高清百万像素的阶段后，高清及百万像素镜头的制造与应用技术，一直被安防监控产业所关注，大多数安防人对于监控镜头的理解，往往来自于镜头厂商的说明书，更多则是来自于使用的经验，大部分的安防人不会对镜头的核心技术深入了解，更不会去理解它与监控工程在应用上的关系。通过本期的高清与百万像素镜头测试单元，本刊期望能由测试结果引发安防人去关注到高清与百万像素镜头的相关技术及实务，透过此次产品的剖析来推动安防人对监控镜头的选型与应用。
高辨识率与高透光性仍是镜头最大关注点
过去本刊曾尝试采用同一规格的高清镜头进行专题测试，但实际参与者却是多样性的产品，而本期所参与的镜头产品也是从口径到像素数有着极大的差别，同时在镜头功能上也都存在很大的不同。即便如此，在透过同样几组摄像机的测试下，其实很容易从镜头辨识率的EIAChart上去看到在中心与边缘的辨识效果，从图1的测试结果比对中我们就可轻易透过辨识率进行判断及选型。这样的测试结果也突显几个应用层面上的焦点：更高像素、更高透光比的镜头，进一步验证了300万、500万这样的高清百万像素镜头已经商品化，更高密度透光率的镜片已成成为视频监控市场的新宠。更高的像素应用镜头也代表着摄像机的高清程度已经达到一个应用稳定且成熟的阶段。这也意味着：高辨识率、高透光率镜头产品必然成为未来发展趋势。
高清与百万像素镜头技术指标
在高清与百万像素镜头技术中，透光率大小直接影响镜头像素高低，是高清画质不可或缺的重要条件。透光率指镜头镜片的透光能力，主要决定因素是镀膜技术。透光率越高，光通量越大，照度就越低，尤其在夜间监控条件下，其夜间照度高低已经是决定镜头质量因素之一。镜片材质一般分为玻璃镜片、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质量。非球面镜片可有效增加镜头边缘透光量，修正球面镜片造成像差模糊的现象。不过实际制造过程中，极少有厂家会在小焦距的镜头中应用非面镜片。虽然在宣传中大肆渲染非球面，但实际上用得很少，通过测试可以很容易看出，如果成像后画面边缘有稍微模糊现象，而内边缘的测式结果，很容易分辨出球面与非球面镜片的结构与效果。
当然，现在的镜头技术已非昨昔，很多高清镜头在非球面镜片下，可通过在玻璃表面进行镀膜，使之成为非球面结构方式来增进透光率及焦点准度。但是这两种非球面工艺成本都不低，造成镜头整体的价格也更高，所以非球面镜片及其它镜片的关键技术成为镜头优质与否的焦点，更是镜头技术的指标。
高清百万像素镜头关键技术
镜头，在技术原理与特性上是一样的。不过，大部分安防人可能只知道光圈、对焦、变焦、防震、红外滤光和电动镜头的伺服马达等知识，而关于镜头内部的一些关键技术，可能不会知道太多；而这些不起眼的技术，却往往是影响镜头质量的关键。除了非球面技术之外，让我们从测试中逐一来检视这些部分。
低色散镜片(LD，LowDispersion或UD，UltralowDispersion)技术
这种镜片技术通常用于镜头的色差控制，提升相片的色彩还原效果，使用这种技术可以使光线折射后产生的光谱稳定，也就是使颜色光在透过镜片折射后的色差小，成像颜色与原色是近乎还原相同的效果。在监控上通常会使用LD较多，日系产品在这个部分的采用上较多。
镜头镜片镀膜(Coating)技术
采用这种技术，能在镜头上抵消镜片的反射光，其作用在于消除鬼影、眩光及抵抗折反射光时所产生的光斑，同时可以降低镜头反射率，增加镜片上的进光量。这种技术在监控镜头上都有采用，但镜头厂商在这部分的技术能力差异相当大，因此很多情况下，可以以此来作为镜头选型时的参考依据。另外要讲的是，这种镜片的镀膜部分，使用者大概都只知道有没有镀膜而已，不会知道镜头镀膜有多少层级、有何不同，镜头镀膜大概可以分为纳米镀膜(Nano)、集成镀膜(IntegratedCoating)、次波长镀膜(SubwavelengthCoating)、多层镀膜(MultiCoating)、透明镀膜(TransparencyCoating)和BBAR多层镀膜、HFT镀膜等类型，不一定都会用在监控上，目前监控镜头以BBAR跟Nano方式较多，其余大多用于DSC或单反相机镜头较多。
高透光材质镜片技术(FluoriteFL)
这种镜片技术较常见于高级相机的望远伸缩摄镜头以及高倍数望远镜头上，它的另一个名称叫莹石芯片镜片，特点是有非常低的折射率及LD色散，让镜头在取远景拉近时不会产生镜片反射色散问题，这种镜头在日系的点动镜头系列产品上受到普遍采用。
高折射率镜片(HRI)技术
这种镜头较为特殊，它是利用镜片特殊偏光的修正技术来对镜头进光时产生的偏光成像差做有效的矫正、减少光学像差，这个部分可让镜头体积缩小、轻量化，通常适用于DSC或监控On-Bosard板镜头，但这在监控上的实质效应不高、较不受监控镜头厂商关注。
多焦点成像技术(multiFocusing)
这个新技术在2012年已成功应用于数字相机DSC上，这种多焦点成像技术有个突破性的应用发展，就是让镜片在成像点上可以有多点成像，在实时抓拍时没有清晰的录下或抓下图像，通过该技术，可以在事后的图像回放上或抓拍照片上再还原应有的清晰焦距点，这对监控应用上事后的事件举证有了历史性突破，但目前尚未被大量引用到监控镜头上，相信不久的未来；就会被引用到监控镜头技术上。监控镜头的低色散镜片及非球面镜片都会应用到此类技术。
以上是几种在镜片应用关键技术说明，相信这是很多使用者所没有接触过的技术部分，通过这个说明也让我们在镜头选型上获得更多参考信息。
高清百万像素镜头的日夜应用
探讨完一些镜头关键技术后，我们再来谈谈高清百万像素镜头与环境照度的关系。首先，摄像机的日夜应用越来越普遍，摄像机的效能及使用时间也越来越无限制，全天候不断电连续运作、夜视低照度或移动监控也都朝高清高画质方向发展。针对这个需求必然也须要有适当搭配的夜视镜头，才可以彰显摄像机的夜视效能，因此我们必须充分掌握对环境与相应镜头的搭配，才能发挥出镜头最佳效果。目前对于日夜两用摄像机的成像清晰效果要求越来越高。日夜两用摄像机的优势，即使在低照度，甚至没有可见光环境中，仍可运用夜间模式或使用近红外线灯照射监控对象，观察到清晰的图像，并且对监控对象进行识别，但这些都须要一个适合的镜头及红外线滤光成像焦距技术的配合。
如果只用一般无红线外滤光镜头，安装在日夜两用摄像机上，在夜间模式时，由于成像焦距无法集中，将会产生焦段模糊的情形，使得图像产生焦距偏移，无法获得清晰的图像。所以，为了克服这个问题，使镜头能够适用于日夜两用型摄像机，需要从可见光区域到近红外线区域的范围内，尽量减少焦距差。对镜头而言，通常焦距越长，色差的补偿就越困难；若在可见光区域和近红外线区域上的色差增大，焦距偏焦也就越明显。因此必须采用镜片技术及低色散光学镜片来抑制这样的焦距偏移及色差现象。采用了此非球面镜片成像技术，就可以进行日夜间的监控模式Day/Night切换，同时使焦距偏移问题得到控制。这种差异我们也可以由图2比对来看出。除此之外，由于IR日夜两用镜头的波长范围较大，因此须注意透光率带来的光斑问题，慎重的对镜头镀膜做好预先的检视及挑选。
结语
高清镜头搭配高清摄像，已是近两年来明显的产品应用趋势，监控应用市场对镜头的功能要求及应用能力也越来越高，加上摄像机在高清的发展上一直领先镜头的发展，使得高清与百万像素镜头仍有很大向上发展的空间。
