光學(xué)鏡頭一般稱(chēng)為攝像鏡頭或攝影鏡頭，簡(jiǎn)稱(chēng)鏡頭，其主要作用是將目標(biāo)成像在圖像傳感器的光敏面上,形成光學(xué)圖像。相機(jī)上所配置的鏡頭是非常重要的，不同功能的鏡頭可以在不同的應(yīng)用下，得到不同的圖像效果。它對(duì)成像質(zhì)量的幾個(gè)最主要指標(biāo)都有影響，包括：分辨率、對(duì)比度、景深及各種像差。

鏡頭的質(zhì)量直接影響到相機(jī)的整體性能，合理地選擇和安裝鏡頭，是場(chǎng)景應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)，光學(xué)設(shè)計(jì)不同的鏡頭有著不同的應(yīng)用效果。

一、照相鏡頭

照相鏡頭的光學(xué)特性可由三個(gè)參數(shù)來(lái)表示，即照相鏡頭的焦距f'、相對(duì)孔徑D/f'和視場(chǎng)角2ω'。其實(shí)就135照相機(jī)而言，其標(biāo)準(zhǔn)畫(huà)幅已確定為24mm X 36mm，則其對(duì)角線長(zhǎng)度為2D=43.266。

照相機(jī)鏡頭的另一個(gè)最重要的光學(xué)特征指標(biāo)是相對(duì)孔徑。它表示鏡頭通過(guò)光線的能力，用D/f'表示。它定義為鏡頭的光孔直徑D與鏡頭焦距f'之比相對(duì)孔徑的倒數(shù)稱(chēng)為鏡頭的光圈系數(shù)或光圈數(shù)，又稱(chēng)F數(shù)，即F=f'/D。

當(dāng)焦距f'固定時(shí)，F(xiàn)數(shù)與入瞳直徑D成反比。由于通光面積與D的平方成正比，通光面積越大則鏡頭所能通過(guò)的光通量越大。因此當(dāng)光圈數(shù)在最小數(shù)時(shí)，光孔最大，光通量也最大。

隨著光圈數(shù)的加大，光孔變小，光通量也隨之減少。如果不考慮各種鏡頭透過(guò)率差異的影響，不管是多長(zhǎng)焦距的鏡頭，或者鏡頭的光孔直徑有多大，只要鏡頭的光圈數(shù)值相同，它們的光通量都是一樣的。對(duì)照相機(jī)鏡頭而言，F(xiàn)數(shù)是個(gè)特別重要的參數(shù)，F(xiàn)數(shù)越小，鏡頭的適用范圍越廣。

與目視光學(xué)系統(tǒng)相比，照相物鏡同時(shí)具有大相對(duì)孔徑和大視場(chǎng)，為了使整個(gè)象面都能看到清晰的并與物平面相似的象，需要校正所有各種象差。照相物鏡的分辨率是相對(duì)孔徑和象差殘余量的綜合反映。在相對(duì)孔徑確定后，往往采用"彌散圓半徑"來(lái)衡量象差的大小，最終則以光學(xué)傳遞函數(shù)對(duì)成象質(zhì)量作出評(píng)價(jià)。

近年來(lái)興起的數(shù)碼相機(jī)鏡頭，同傳統(tǒng)相機(jī)鏡頭的特性和設(shè)計(jì)上類(lèi)似，其主要差別有下面幾點(diǎn)：

1．相對(duì)孔徑較傳統(tǒng)相機(jī)大。

2．較短的焦距，使得景深范圍增大。

3．較高的分辨率，根據(jù)光電器件的PIXEL的大小，一般數(shù)位鏡頭光學(xué)設(shè)計(jì)要達(dá)到1/（2*PIXEL）線對(duì)。

二、投影鏡頭

投影物鏡是將被照明的物成一明亮清晰的實(shí)像在屏幕上，一般來(lái)說(shuō)，像距比焦距

大的多，所以物平面在投影物鏡物方焦平面外側(cè)附近。投影物鏡的放大率是測(cè)量精度、孔徑大小、觀測(cè)范圍和結(jié)構(gòu)尺寸的的重要參數(shù)。

放大率愈大，測(cè)量精度愈高，物鏡孔徑愈大。當(dāng)工作距離一定時(shí)，放大率愈大，共軛距愈大，投影系統(tǒng)結(jié)構(gòu)尺寸越大。由于其是起放大作用，像面中心照度與相對(duì)孔徑平方成正比，可用增大相對(duì)孔徑的方法來(lái)增加象面照度。

液晶式投影機(jī)上所用的投影鏡頭同傳統(tǒng)的投影物鏡的區(qū)別：

1．相對(duì)孔徑較大。

2．出瞳距長(zhǎng)，即需要設(shè)計(jì)成近遠(yuǎn)心光路。

3．工作距離長(zhǎng)。

4．解像力高.

5．畸變要求高.

三、掃描鏡頭

掃描物鏡可用三個(gè)光學(xué)特性來(lái)表示，即相對(duì)孔徑、放大率和共軛距。放大率是掃描物鏡的一個(gè)重要指標(biāo)，由于一般物體大小是固定的，故放大率愈小，意味著鏡頭的像面愈小，焦距也就愈短，相對(duì)來(lái)講掃描系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以做的更小，但同時(shí)要求鏡頭的解像力也愈高。

共軛距是指物像之間的長(zhǎng)度距離，對(duì)鏡頭來(lái)講，一般希望共軛距愈長(zhǎng)愈好，共軛距愈短，視場(chǎng)角增大，意味著鏡頭愈難設(shè)計(jì)。其原理圖同照相物鏡一樣，是一個(gè)縮小的過(guò)程。

掃描物鏡的設(shè)計(jì)特點(diǎn)：

1．掃描物鏡屬于小孔徑小象差系統(tǒng)，要求的光學(xué)解像力較高。

2．由于光電器件的原因，不僅要校正白光的象差，同時(shí)需要考慮R、G、B 三種獨(dú)立波長(zhǎng)的象差。

3．嚴(yán)格校正畸變象差。

四、工業(yè)鏡頭

工業(yè)鏡頭一般都是定焦、定心、定光圈鏡頭，通常用來(lái)檢測(cè)，識(shí)別等領(lǐng)域。工業(yè)鏡頭有很大的特點(diǎn)就是沒(méi)有透視，采用超低失真設(shè)計(jì)技術(shù)，減低了畸變率，能夠更加真實(shí)的反映圖像效果。因?yàn)槭д婕夹g(shù)可以有效的減低透鏡的反光損失，減少眩光，增大反差，有效改善色彩的還原性，提高圖像的清晰度。

工業(yè)鏡頭根據(jù)檢測(cè)要求和測(cè)量物體的不同分為長(zhǎng)焦、短焦、變焦鏡頭。根據(jù)鏡頭的倍率來(lái)分，又可以分為定倍鏡頭、手動(dòng)變倍、手動(dòng)微調(diào)、定格定倍變倍、電動(dòng)變倍鏡頭。根據(jù)分辨率的不同又可以分為五百萬(wàn)像素、一千像素鏡頭。還有一種鏡頭采用的了獨(dú)有的平行光路設(shè)計(jì)技術(shù)，具有高分辨率、大景深、低畸變的特點(diǎn)，即遠(yuǎn)心鏡頭。