镜头普及知识（业务/工程/管理须知）

欧阳

镜头普及知识（业务/工程/管理须知）

广角镜头： 通常把镜头焦距在28毫米以下的镜头称为广角镜头。有些广角镜头，能把180度左右的广阔场景拍摄下来。广角拍摄方式适合在较小的空间采用。
标准镜头： 是指镜头焦距在28-70毫米的镜头。
长焦镜头：指镜头焦距在70毫米以上的摄影镜头，亦称望远镜头。
  
   镜头是摄像机最主要的组成部分，并被喻为人的眼睛。因此说，镜头就是摄像机的眼睛。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，使所摄的画面更清晰。

      摄像头的镜头是将拍摄景物在传感器（CCD或CMOS）上成像的器件，它通常由由几片透镜组成。从材质上看，镜头可分为塑胶透镜（Plastic）和玻璃透镜（Glass）。通常镜头构造有：1P、2P、1G1P、1G2P、2G2P、4G等（此处的P、G分别代表塑胶透镜和玻璃透镜，如1G1P表示这款摄像头的镜头由一片塑胶透镜和一片玻璃透镜组成）。透镜越多，成本越高；玻璃透镜比塑胶贵。

      玻璃镜头成像质量，饱和度，色差相对塑胶镜头会好，比较常使用在较为高端的摄像头上。现在市场上的大多摄像头产品为了降低成本，一般会采用塑胶镜头或半塑胶半玻璃镜头（即：1P、2P、1G1P、1G2P等）。塑胶镜头:成本较低，球差较小。

      镜头的种类:数码相机镜头,广角镜头(焦距一般低于f=28)，鱼眼镜头是一种视场角不小于180度的超广角镜头，手机镜头,网络镜头,监控镜头,CCTV镜头.

      镜头通常有两个较为重要的参数。另一个是焦距，它基本上就是从镜头的中心点到传感器平面上所形成的清晰影像之间的距离。镜头的焦距决定了该镜头拍摄的物体在传感器上所形成影像的大小。假设以相同的距离面对同一物体进行拍摄，那么镜头的焦距越长，则物体所形成的影像就越大。一个是光圈，它是安装在镜头上控制通过镜头到达传感器的光线多少的装置，除了控制通光量，光圈还具有控制景深的功能，即光圈越大，则景深越小。

    焦距f是焦点距离的简称。指从透镜中心到光聚集之焦点的距离。(从镜片中心到底片或CCD等成像平面的距离)例如，把放大镜的一面对着太阳，另一面对着纸片，上下移动到一定的距离时，纸片上就会聚成一个很亮的光点，而且一会儿就能把纸片烧焦成小孔，故称之为“焦点”。从透镜中心到纸片的距离，就是透镜的焦点距离。对摄像机来说，焦距相当于从镜头“中心”到摄像管或固体摄像器件成像面的距离。焦距固定的镜头，即定焦镜头；焦距可以调节变化的镜头，就是变焦镜头.光学变焦（改变镜头焦距）/数码变焦(不改变镜头焦距)

        

　　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。在对同一距离的同一目标拍摄时，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。

　　当摄像机镜头的成像尺寸被确定之后，对一个固定焦距的镜头来说则相对具有一个固定的视野，常用视场来表示视野的大小。它的规律是，焦距越短，视角和视场就越大。所以短焦距镜头又被称为广角镜头。

  

光圈F:为了控制通过镜头的光通量的大小，在镜头的后部均设置了光圈。f/D=F 镜头的相对孔径决定被摄像的照度(亮度)，F 值越小，光圈越大，到达SENSOR的通光量就越大。所以在焦距f 相同的情况下，F值越小，表示镜头解晰度越好。

镜头可分为可变光圈和定光圈两种。目前我司所用镜头为定光圈镜头.

视场角: 镜头所能覆盖的范围，(物体超过这个角就不会被收在镜头里),一个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FOV。被摄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。

景深的概念：当某一物体聚焦清晰时，从该物体前面的某一段距离到其后面的某一段距离内的所有景物也都当清晰的。焦点相当清晰的这段从前到后的距离就叫做景深。景深分为前景深和后景深，后景深大于前景深。景深越深，那么离焦点远的景物也能够清晰，而景深浅，离焦点远的景物就模糊。

景深

　　当镜头聚集于被摄影物的某一点时，这一点上的物体就能在电视画面上清晰地结像。在这一点前后一定范围内的景物也能记录得较为清晰。这就是说，镜头拍摄景物的清晰范围是有一定限度的。这种在摄像管聚焦成像面前后能记录得“较为清晰”的被摄影物纵深的范围便为景深。当镜头对准被摄景物时，被摄景物前面的清晰范围叫前景深，后面的清晰范围叫后景深。前景深和后景深加在一起，也就是整个电视画面从最近清晰点到最远清晰点的深度，叫全景深。一般所说的景深就是指全景深。

　　有的画面上被摄体是前面清晰而后面模糊，有的画面上被摄体是后面清晰而前面模糊，还有的画面上是只有被摄体清晰而前后者模糊，这些现象都是由镜头的景深特性造成的。可以说，景深原理在摄像上有着极其重要的作用。正确地理解和运用景深，将有助于拍出满意的画面。决定景深的主要因素有如下三个方面：

    光圈 在镜头焦距相同，拍摄距离相同时，光圈越小，景深的范围越大；光圈越大，景深的范围越小。这是因为光圈越小，进入镜头的光束越细，近轴效应越明显，光线会聚的角度就越小。这样在成像面前后．会聚的光线将在成像面上留下更小的光斑，使得原来离镜头较近和较远的不清晰景物具备了可以接受的清晰度。

    焦距 在光圈系数和拍摄距离都相同的情况下，镜头焦距越短，景深范围越大；镜头焦越长，景深范围越小。这是因为焦距短的镜头比起焦距长的镜头，对来自前后不同距离上的景物的光线所形成的聚焦带（焦深）要狭窄得很多，因此会有更多光斑进入可接受的清晰度区域。

　　物距 在镜头焦距和光圈系数都相等的情况下，物距越远，景深范围越大；物距越近，景深范围越小。这是因为远离镜头的景物只需做很少的调节就能获得清晰调焦，而且前后景物结焦点被聚集得很紧密。这样会使更多的光斑进入可接受的清晰度区域，因此景深就增大。相反，对靠近镜头的景物调焦，由于扩大了前后结焦点的间隔，即焦深范围扩大了，因而使进入可接受的清晰度区域的光斑减少，景深变小。由于这样的原因，镜头的前景深总是小于后景深。

与镜头焦距有关，焦距长的镜头，景深小，焦距短的镜头景深大。其次，景深与光圈有关，光圈越小（数值越大，例如f16的光圈比f11的光圈小），景深就越大；光圈越大（数值越小，例如f2.8的光圈大于f5.6）景深就越小。其次，前景深小于后后景深，也就是说，精确对焦之后，对焦点前面只有很短一点距离内的景物能清晰成像，而对焦点后面很长一段距离内的景物，都是清晰的。

图像暗角现象：sensor封装偏芯，镜头成像面与sensor大小不致

图像偏色现象: 镜片材质的选用，方案系统的设计，IR cut膜层。红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫

图像解晰度：对焦，光圈，sensor坏点.镜片脏污 镜头潮湿起雾. 镜头本身不匹配，镜片松动改变空气间隙，镀膜AR 增透膜.

眩光:镜头是由于内部反光问题，被称为“flary”（意为闪耀着亮光，就是我们通常说的镜片反光白花花的）。但是，通常眩光是指内部反射依然可见，而不是指导致劣质的成像。典型的，眩光将导致高光向外溢出，因此亮部周围通常会围绕着一种光辉。也有时镜头会产生一个主像和一个附属的 “鬼影”，比如日光灯管或路灯。现代的镀膜技术使其不再是一个大问题，但偶尔还是会发生，尤其是廉价的变焦镜头和超大光圈镜头。去除滤镜能减轻类似问题。

一种常见的内部反射是当光线直射入镜头时，产生光圈形状的影像。对于内部反射，一个设计合理的较深的遮光罩将能有效减轻眩光和鬼影。

球差（场曲)很少有镜头能把一个纯平的景物投射到一个纯平面上。相反的，它们会形成一个弯曲的或碟状的成像：中央距离镜头最远，边缘较近。有些早期相机为了配合这一点，将胶片平面做成曲面。不过，通常上，设计者尽量使镜头的像场更平，使其可以在平整的底片上的成像可以接收。

       场曲是导致镜头成像从中央向四周逐渐变差的原因之一，这在超大光圈镜头和变蕉镜头上更严重。对于单反相机，通常以画面中央对焦，因此边缘可能会变软，但如果边缘没有什么主体的话，这就不成问题。

对于不良镜头的分析，其实是光学单位重要课题，除了光学方面的专业知识外，还需要有务实的经验。

1． 解象力就是所谓的空间频率，当解象力无法达到规格的要求，即判定不良，即使是不良品，也可以从解象看出不同的不良现象。

★ 不良现象：整面chart解象不清晰。

成因分析：可能是镜片装反或者装错。

解决方法：将镜头拆掉重新组装即可。

★ 不良现象：半面chart解象不清晰，而且有互拉现象。例如当左边清晰时，右边模糊；调整焦距，右边清晰时左边有模糊了，这是明显的倾斜（tilt）现象。

成因分析：镜片、零件、装配手法、投影台具、投影解象力仪等都能引起。

解决方法：先检查投影仪器的问题、再检查镜片、零件与装配操作。

★ 不良现象：中心与周遍（0.7~~0.9F）解象互拉。如中心清楚周边模糊；调整焦距后，周边清楚中心模糊，这就是由于存在场曲象差。

成因分析：Air space、镜片厚度的影响。

解决方法：从场曲象差矫正的角度出发去解决。

2.成象品质：

不同与解象力，成象品质也是镜头的另一项重要的检测标准。

★ 不良现象： 畸变象差。

测量方式：利用投影测试解象力的时，量测上、下、左、右四条线的长度，并与中心的十字线做比较。

成因分析：球面透镜的特性。

解决方法：从设计上优化，或者是采用非球面。

★ 不良现象：色差

测量方式：a.利用投影测试解象力的时候，使用目测方式，可以看到pattern的白线边会有蓝、红边的线条，不过这种方法只能看出成象品质的色散，而无法计量。

b.MTF机不仅可以测量解象力，也有色差的计量方式。

成因分析：波长是折射率的函数，也是复合光的特性。

解决办法：可以从材质的选择以及设计上的优化。

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守候回忆

好强悍！！！

大爱无疆

学习了！谢谢！

李佩文

好厉害，学习了

风之王

先评论在细读！