本文介绍镜头基础知识。

1.焦距

焦距指透镜中心到光聚集之焦点的距离，如下图，通常用f表示。

焦距是正值，一束平行光将会聚集在一个点上，焦距是负值，一束平行光在通过透镜之后将会扩散开。

注意：

1)这里是平行光通过透镜汇聚在一点，与拍摄景物没有关系。

2)不同波长的光焦距是不一样的。

2.物距

物距指物体到透镜中心的距离。

3.像距

像距指像到透镜中心的距离。

物距，像距和焦距之间的关系满足：

其中：

u为物距

v为像距

f为焦距

f一定，u，v为共轭关系，即物距越远，像距越近；相反，物距越近，像距越远。

我们用相机（这里以定焦镜头为例）拍照片时，拍摄的景物离我们越远，就需要把镜头往里调一下（减小像距） ，拍摄的景物离我们越近，需要把镜头往外调一下（增大像距），这样才可以清晰的成像。

4.景深

景深是指在摄影机镜头或其他成像器前沿能够取得清晰图像的成像所测定的被摄物体前后距离范围。

被拍摄物体的前后（远点，近点）在成像过程中会在像距前后形成前后弥散圆，前后弥散圆内成像人眼是无法分辨其清晰的，换句话讲，人眼觉得这个范围内的成像都是清晰的，那么被拍摄的物体前后距离就被称为景深。

景深大物距前后较大范围内都可以清晰成像。景深浅物距前后只有较小范围内可以清晰成像。

5.光圈

光圈顾名思义，就是限制光的通量。光圈和景深有密切的联系：

1)光圈大，景深浅，但通光量大，信噪比高，有利于图像质量。

2)光圈小，景深大，但信噪比低，不利于图像质量。

6.F NO.(F-Number)

F数。镜头焦距f与光圈直径D的比值：f/D。常用的F数在1.4-22之间。

可见，焦距一定，F数和光圈成反比关系，即：F数越大，光圈越小，F数越小，光圈越大。

7.FOV

视场角。镜头观测的范围，与焦距和像面大小有关。如下图（对角线视场角）：

视场角可分为对角线视场角（FOV-D)、水平视场角（FOV-H)、以及垂直视场角（FOV-V），对角线视场角最大，水平视场角次之，垂直视场角最小。通常讲的视场角一般是指数码摄像模组的对角线视场角。 

设镜头焦距为f，Image Sensor的对角线直径为d，对角线视场角为θ，则：

θ=2*arctan(d/(2*f))

由公式可知，Image Sensor尺寸一定，焦距和对角线视场角的关系：

1)焦距越短，视场角越大。

2)焦距越长，视场角越小。

8.MTF(Modulation Transfer Function)

光学调制传递函数。MTF定义为光的最亮度减去光的最暗度与光的最亮度加上光的最暗度的比值，也称作光的对比度，即：

M=(Imax-Imin)/(Imax+Imin)

如图，横轴为空间频率单位为lp/mm，纵轴为MTF值。

Image Sensor的极限分辨率：

F=1000/(2*Pixel_Size_W)

F单位为：lp/mm

Pixel_Size_W单位为：um

如Pixel Size为1.4um*1.4um

F=1000/(2*1.4)=357lp/mm

镜头的分辨率必须低于Image Sensor的极限分辨率，否则会出现一个Pixel Size容纳1个或多个黑白线对，从而无法分辨，表现在成像效果上会出现莫尔条纹。

9.CRA(Chief Ray Angle)

CRA指主光线角度，为主光线与平行光线的角度。如下图（其中θ即为CRA）。
主光线就是光线由物体的边缘出射，通过孔径光阑的中心最后到达像的边缘。
注意：主光线出射角度不合适会暗角严重，对比度下降，偏色。

10.解像力

解像力指镜头可以分辨黑白线对的能力。通常为每1mm可解析的线对（line-pair），单位为lp/mm，通常镜头解像力中心和边缘是不一样的，中心的解像力要比边缘的大。