长焦镜头的技术特点与选购

    镜头是夜间监视的又一个最主要的组成部分，镜头就是摄像机的眼睛。电视画面的清晰程度和影像层次是否丰富等表现能力，受光学镜头的内在质量所制约。当今市场上常见的各种摄像机的镜头都是加膜镜头。加膜就是在镜头表面涂上一层带色彩的薄膜，用以消减镜片与镜片之间所产生的色散现象，还能减少逆光拍摄时所产生的眩光，保护光线顺利通过镜头，提高镜头透光的能力，使摄像机的画面更清晰。因为普通镜头所渡的膜主要是滤红外光，而我们夜视产品所需的镜头正是需要在红外光部份有更高的透过率，并且要排除白天所有杂散光。如此便产生了一个矛盾，因为激光夜视摄像产品客户在白天也要求有很高的成像效果，并且又得保障晚上激光红外光的高透过率。因为可见光和红外光的聚集面的不同，导致生成的图像模糊；系统采用的多层镀膜红外校正镜头，可以更有效的抑制逆光时产生的重影及乱反射产生的耀斑，校正了可见光和红外光之间的偏差，使白天和晚上图像一样清晰。

　　实现白天彩色晚上黑白的全天候实时监控，并且该系统镜头采用宽光谱镀膜，，除保证镜头在可见光范围的高透过率外，在红外部分也有高透过率。在使用红外照明时，启动长波通短波截至滤光片，大大提高图像的清晰度。

    焦距是标志着光学镜头性能的重要数据之一，因为镜头拍摄影像的大小是受焦距控制的。如，在对同一距离的同一目标监视时，镜头的焦距越长，镜头的水平视角越窄，拍摄到景物的范围也就越小；镜头的焦距越短，镜头的水平视角越宽，拍摄到的景物范围也就越大。目前市场上小焦距值的镜头比较多，技术也相对比较成熟。但在远距离监控项目中使用的镜头却是掘指可数，一方面长焦距镜头所要求的技术难度较大，并且成本较高。另外长焦距镜头的使用领域也较窄，并且数量很少。所以国外的很多大的厂商都不愿做这方面的投资，而国内的厂商又因为技术难度太大，基本生产不了，或是生产出来的镜头质量都不是很理想。出现光轴跑偏或跳动、光学分辨率较低、视场角窄、通光口径小等问题。还有就是驱动的电机及整体质量的把控上相比较都不是很成熟。

　　视场角是指摄像机镜头能涵盖多大范围的景物，通常以角度来表示，这个角度就叫镜头的视角。被监视的对象透过镜头在焦点平面上结成可见影像所包括的面积，是镜头的视场。但是在客户不了解视场角的情况下选择镜头有可能就会用不了，装上摄像后成像困难或是镜头在最短焦时所出来的图像有黑边。所以，在选择摄像机的镜头时，镜头成像尺寸必须与摄像机像面的最佳尺寸一致。视场解的规格与摄像机的成像距离又有很大的关系。并且1/3像面的镜头在生产上有一定的技术难度。所以市场上基本以1/2的居多。同等焦距值时1/3像面的镜头较1/2的监视距离要远得多。但成像分辨率区别并不大。

　　制造镜头离不开光学玻璃，光学玻璃本身有些性能参数，这些参数的不同确定方法对最终的镜头（或其它光学仪器的）性能也会有一定影响的。目前前国际确定光学玻璃参数的“取值”标准基本是一样的。镜头的分辨率越高摄像机的成像效果也就越好，光透过量也就越大。描述镜头成像质量的内在指标是镜头的光学传递函数与畸变，但对用户而言，需要了解的仅仅是镜头的空间分辨率，以每毫米能够分辨的黑白条纹数为计量单位，计算公式为：镜头分辨率N=180/画幅格式的高度。由于摄像机CCD靶面大小已经标准化，如1/2英寸摄像机，其靶面为6.4mm*4.8mm，1/3英寸摄像机为4.8mm*3.6mm。因此对1/2英寸格式的CCD靶面，镜头的最低分辨率应为38对线/mm，对1/3英寸格式摄像机，镜头的分辨率应大于50对线，摄像机的靶面越小，对镜头的分辨率越高。

　　镜头有手动光圈（manual iris）和自动光圈（auto iris）之分，配合摄像机使用，手动光圈镜头适合于亮度不变的应用场合，自动光圈镜头因亮度变更时其光圈亦作自动调整，故适用亮度变化的场合。自动光圈镜头有两类：一类是将一个视频信号及电源从摄像机输送到透镜来控制镜头上的光圈，称为视频输入型，另一类则利用摄像机上的直流电压来直接控制光圈，称为DC输入型。自动光圈镜头上的ALC（自动镜头控制）调整用于设定测光系统，可以整个画面的平均亮度，也可以画面中最亮部分（峰值）来设定基准信号强度，供给自动光圈调整使用。一般而言，ALC已在出厂时经过设定，可不作调整，但是对于拍摄景物中包含有一个亮度极高的目标时，明亮目标物之影像可能会造成“白电平削波”现象，而使得全部屏幕变成白色，此时可以调节ALC来变换画面。另外，自动光圈镜头装有光圈环，转动光圈环时，通过镜头的光通量会发生变化，光通量即光圈，一般用F表示，其取值为镜头焦距与镜头通光口径之比，即：F=f（焦距）/D（镜头实际有效口径），F值越小，则光圈越大。采用自动光圈镜头，对于下列应用情况是理想的选择，在诸如太阳光直射等非常亮的情况下，用自动光圈镜头可有较宽的动态范围。要求在整个视野有良好的聚焦时，用自动光圈镜头有比固定光圈镜头更大的景深。 要求在亮光上因光信号导致的模糊最小时，应使用自动光圈镜头。

　　摄像机镜头是红外夜视监控系统的关键设备，它的质量（指标）优劣直接影响到整套系统的成像效果，因此，镜头选择是否恰当即关系到系统质量，又关系到工程造价。普通的光学镜头，红外对应镜头对红外光成像，夜间监控时LED灯作用物体反射回镜头的红外光不能有效聚焦到CCD靶面上，红外夜视效果就会大打折扣。

　　选择镜头时应注意以下几点：

　　1：镜头的成像尺寸 应与摄像机CCD靶面尺寸一致；

　　2：镜头的分辨率

　　3：镜头焦距与视野角度（根据摄像机被监控目标的距离选择镜头的焦距，镜头焦距F确定后则由摄像机靶面决定视野）

　　4：光圈或通光口径比。