监视器镜头技术工艺发展趋势分析

第一节 产品技术发展现状

1、电动变焦镜头

最能展现光学、机械、电子技术完美结合在一起镜头产品，就是电动变焦镜头。电动变焦镜头的开发需要有非常深厚的光学技术及大量的研发资金，具有丰富的电动变焦镜头产品线的厂商在全球来看都是非常少，目前大家公认的在这方面占有优势的当属富士能。但去年进入中国的图丽却拥有惊人的超过25个产品系列，涵盖了7倍、10倍、15倍、16倍、17倍、18倍、20倍、22倍、33倍、50倍、100倍，焦距从6mm一直延伸到1000mm。虽然，如今一体机的兴起对于电动变焦的销售确实产生了一定的影响，尤其是10倍及以下的小倍数电动变焦镜头目前的销售数量确实有减少之势，但是对于中长焦距的电动变焦镜头，一体机还是无法企及的，因此，目前形势下，电动变焦镜头的比赛，实际上是长焦大变倍技术和产品的竞赛。如富士能开发出了世界第一台新一代用于500万像素CCD摄像机的鱼眼镜头、世界最高倍率的60倍电动变焦镜头等各种独特的镜头产品。FUJINON开发出的用于监视摄像机使用的世界最高倍率的60倍电动变焦镜头“D60×12.5”，通过采用特殊光学玻璃和广播用镜头所培育出的高度光学技术实现了长焦距监视750mm（使用变焦扩展镜时可达1，500mm）的焦距可以鲜明地识别3公里远处的人物。另外，采用新开发的特殊宽频带外壳后，近红外域也可确保充分的光学透光率。即使在0 Lux的光线下，通过使用红外灯也可捕捉鲜明清晰的图像。另外，通过FUJINON独特的色差自动补偿装置，选择各种各样波长红外光(700～1，000nm)灯后，在红外光的光线难以到达的远距离也可以捕捉到明亮的图像。展示了富士作为专业镜头厂商在光机电一体化技术方面的优势。

2、红外矫正镜头

无论是道路监控还是城市治安监控，市场已经对摄像机日夜转换功能和24小时连续监控的需求越来越多。

然而，红外摄像机是当下非常热门的产品。红外矫正镜头2006年至今的销售并不明显，但是，随着红外摄像机越来越广泛的应用和人们对红外镜头的了解，尤其是一些大项目对视频质量越来越高的要求，非球面和红外矫正镜头越来越受到关注。现在的市场对24小时连续监控的需求越来越多，由此相应产生了越来越多的日夜转换功能摄像机的需求。但在实际的工程应用中，经常听到客户提及监控画面在白天非常清楚，到了晚上红外光条件下画面却变得模糊，反之亦然。

近几年来，红外一体机都一直比较风行。虽然厂商大多采用红外灯而不是IR镜头，但镜头厂商依然看好这一产品市场的增长。2006年才进入中国市场的日本SENKO也正是看到中国市场对IR镜头的这一需求，才决定将红外矫正镜头作为进入中国市场的推进器，正式进入中国市场。目前在安防市场上的红外对应镜头的系列品种有IR手动变焦镜头（手动光圈、自动光圈）和IR定焦镜头（手动光圈、自动光圈），并且还有1/3寸、1/2寸系列，国外企业都有这类产品。

其实IR镜头的应用，同红外一体机一样，都要配合红外灯。不过二者的不同之处就在于，红外一体机中的镜头是普通的镜头，在面对白天的可见光和夜间的红外光焦距不在同一焦面时，不具备矫正功能，因此，在画面的清晰度上就有所欠缺。而IR镜头则可以矫正球面差，即让不同光线（可见光和红外光）都能距焦在同一焦面位置上，从而不论是面对白天（可见光）还是夜晚（红外光），都能获得更为清晰的画面。 

3、非球面镜头

虽然非球面镜头在CCTV监控镜头领域代表着目前技术的最高端，但非球面技术事实上已经是非常成熟的光学技术了，早已经被各大光学厂商所掌握。目前大家所谓的“非球面镜头”其确切的称谓应该是：“运用了非球面镜片的镜头”，在这样的镜头内部通常会使用1-2枚非球面镜片，其余大部分为球面镜片。

非球面镜头是指有一个或多个非球形的表面的镜头。透镜的球面一般都做过少量修正，以减少球面像差。非球面镜片的最大优势在于它可以有限的矫正红外像差。由于红外光和可见光的波长不一样，通过一般球面镜片折射聚焦后焦点不在同一焦平面上。造成了红外像差令图像在可见光线较暗红外光线较强的情况下变的模糊不清楚。而非球面镜片在这方面的良好的特性正是为了解决此问题而特别设计的。但是，这并不意味着使用球面镜片的镜头是无法提供高品质的画质的。因为，镜头在设计之初就会考虑到球面镜片的物理特性，因此，一个镜头不是几枚镜片组成的，而是由几组镜片组所组成的，每组镜片组又由2 - 3枚镜片组成，从而能够有效的修正光线的折射，使其能最终有效的汇聚到焦点面上，所以在之前的镜头光学设计上是相当复杂的。而随着目前非球面技术的运用，其一枚非球面镜片可以代替过去的一组镜片，同时能有效的增加光通量，提高边缘成像的质量。

目前的非球面镜片有三种：玻璃非球面镜片，复合非球面镜片，树脂非球面镜片。其中玻璃非球面镜片的效果最佳、其次是复合效果最差的是树脂非球面镜片。由于安防 行业 的特殊性，往往使用的场合要受到高温等恶劣条件的限制，因此玻璃非球面镜片耐高温不易变形的特点使其成为最佳也是必须的选择；而树脂非球面镜片在60摄氏度时就将产生变形，严重影像成像，在安防领域内只有少数制造商在使用。

非球面镜头虽在设计上借助成熟的光学软件并不困难，但是其生产加工却需要极高的技术和工艺。因此，在CCTV镜头界能够自己独立完成全部非球面镜片的开发与生产的厂商屈指可数，而非球面镜片的开发以及生产技术也被各厂商视为机密。富士能、图丽、SENKO、腾龙、大元都有非球面产品推出，如图丽推出的TVR2314系列、TVR2514IR系列、TVR0310IR系列等镜头都运用了非球面技术。

第二节 产品工艺特点或流程

监视器镜头主要工艺流程

第三节 国内外技术未来发展趋势 分析

80年代以来，出现了许多种新的非球面超精密加工技术，主要有：计算机数控单点金刚石车削技术、计算机数控磨削技术、计算机数控离子束成形技术、计算机数控超精密抛光技术和非球面复印技术等，这些加工方法，基本上解决了各种非球面镜加工中所存在的问题。前四种方法运用了数控技术，均具有加工精度较高，效率高等特点，适于批量生产。

进行非球面零件加工时，要考虑所加工零件的材料、形状、精度和口径等因素，对于铜、铝等软质材料，可以用单点金刚石切削(DT)的方法进行超精加工，对于玻璃或塑料等，当前主要采用先超精密加工其模具，而后再用成形法生产非球面零件，对于其它一些高硬度的脆性材料，目前主要是通过超精密磨削和超精密研磨、抛光等方法进行加工的，另外．还有非球面零件的特种加工技术如离子束抛光等。 国外许多公司己将超精密车削、磨削、研磨以及抛光加工集成为一体，并且研制出超精密复合加工系统，如Rankeumo公司生产的Nanoform300、Nanoform250、 CUPE研制的 Nanocentre、日本的AHN60—3D、ULP一100A(H)都具有复合加工功能，这样可以便非球面零件的加工更加灵活。


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