鏡頭名詞參數

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鏡頭類型（Type）

這個鏡頭主要有什么特點，屬于什么分類，一個鏡頭可以有多個分類

按焦距類型

類型	說明	特點	應用場景
定焦鏡頭（Prime Lens）	焦距固定，如35mm、50mm等	光學結構簡單，畫質優秀，成本低	手機、工業視覺、安防攝像
變焦鏡頭（Zoom Lens）	焦距可變，如18-55mm	可以變倍拍攝，靈活	攝像機、監控、電影電視

按視場角、焦距劃分

分類	焦距范圍	特點	常見用途
廣角鏡頭	<35mm	視角廣，景深大，容易畸變	風光、建筑、室內攝影
標準鏡頭	≈50mm	接近人眼視角，成像自然	人像、街拍、日常拍攝
中長焦鏡頭	85mm–135mm	背景壓縮感強，虛化好	人像、舞臺拍攝
長焦鏡頭	>135mm	視角窄，壓縮感強	體育、野生動物、遠距離拍攝
超長焦鏡頭	>300mm	非常遠的拍攝距離	天文、野生動物、安防

按結構和功能分類

分類	特點	用途
魚眼鏡頭	超廣角，視角達180°，畸變強烈	創意攝影、全景
微距鏡頭	近攝能力強，細節豐富	昆蟲、產品拍攝
移軸鏡頭（Tilt-Shift）	可調整光軸角度和位置	建筑攝影、景深控制
折反射鏡頭（鏡頭內含反射結構）	結構緊湊，長焦小巧	天文、野生動物
電影鏡頭 / Cine Lens	專為視頻拍攝設計，齒輪對焦，參數穩定	影視制作

按應用場景分類

分類	特點
攝影鏡頭	強調解析力、成像風格、色彩控制
工業鏡頭	強調精度、畸變控制、耐用性
顯微鏡頭	支持高倍率成像
安防監控鏡頭	寬視角、夜視支持、紅外敏感性強
投影鏡頭	光圈大、畸變小，用于投影設備
機器視覺鏡頭	工業自動化，強調低畸變、高分辨率

按感光元件支持分類

分類	特點
C/CS卡口鏡頭	常用于監控、工業相機
EF/PL/E卡口鏡頭	攝影攝像常見標準
M12小型鏡頭	多用于安防、嵌入式設備

圖像傳感器（Sensor）

圖像傳感器是鏡頭配套系統中的核心元件，它將光信號轉化為電信號，常用于相機、手機、工業相機、安防設備等。

圖像傳感器類型

常用的圖像傳感器主要分為兩大類一種為電荷耦合器件（CCD 傳感器），一種為互補金屬氧化物半導體（CMOS）。

電荷耦合器件（CCD 傳感器）

• 工作原理：CCD通過一個像素傳遞到另一個像素的方式來收集光，并將其轉換成電子信號。

• 圖像質量：通常提供高質量的圖像，具有優秀的光學特性和較低的噪點。

• 靈敏度：對光線的響應較好，適合低光照條件下拍攝。

• 能耗：相對較高，因為所有像素都是通過一個輸出節點來讀取。

互補金屬氧化物半導體（CMOS 傳感器）

• 工作原理：CMOS傳感器為每個像素配備了一個放大器，可以在像素處直接轉換光信號為電信號。

• 成本和制造：制造成本較低，因為它可以使用標準的半導體制造工藝。

• 能耗：相比CCD，CMOS的能耗較低，更適合用于便攜設備如智能手機。

• 速度：數據讀取速度更快，適合高速攝影和視頻錄制。

電荷耦合器件（CCD 傳感器）VS 互補金屬氧化物半導體（CMOS 傳感器）

對比項	CCD（Charge-Coupled Device）	CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）
原理	電荷在芯片上傳輸至一個輸出節點	每個像素點集成放大器和A/D轉換
圖像質量	噪聲低，動態范圍高，成像純凈	早期噪聲大，現代已顯著提升，接近CCD
光敏效率	光電轉換效率高	早期略低，BSI等技術提升了效率
功耗	較高（因需連續傳輸電荷）	低（局部處理，電路集成度高）
速度	讀出速度較慢	讀出速度快，適合高速拍攝
快門類型	通常為全局快門	多為滾動快門，也支持全局快門
抗干擾性	更強（電荷集中傳輸）	易受干擾（每像素獨立處理）
制造成本	高，制造復雜	低，使用標準CMOS工藝
封裝和體積	大，散熱需求高	小，可高度集成（適合微型設備）
適用領域	高端工業相機、天文、生物成像	手機、無人機、安防、消費類產品

總結：

• CCD 更適合極致畫質要求的專業領域（如科研、天文、醫學）。

• CMOS 則是現代圖像傳感的主流方向，因其低成本、高速度、低功耗、工藝成熟，在工業、消費、安防中占據相對主導。

像素

“像素”（Pixel，Picture Element）是圖像的最小單位。可以把它理解為圖像上的一個“點”，每個像素都承載了圖像中的顏色和亮度信息。圖像就是由無數個這樣的點組合而成的。

像素在圖像傳感器中的含義

• 在圖像傳感器上，每個像素是一個光電二極管（或稱感光單元），它負責接收光線并將其轉換為電信號。

• 傳感器的像素越多，理論上圖像細節就越豐富（前提是每個像素的質量也好）。

像素與分辨率

• 分辨率描述的是圖像的像素數量（水平像素 × 垂直像素）。

• 比如：3840×2160 是 4K 分辨率，對應大約830萬像素（8MP）

每個像素包含的信息：

通常來說，一個像素至少包含 紅（R）、綠（G）、藍（B） 三種顏色的亮度值。這就是所謂的 RGB模型。顯示設備根據這三種顏色的強度混合出最終顯示的顏色。

像素尺寸（像素大小）Pixel size

圖像傳感器上單個像素點的尺寸 例如：2.2μm*2.2μm

總像素

傳感器上實際存在的所有像素（包含黑邊、校正區等不成像區域）

總像素怎么計算：芯片上有多少個像素點 芯片像素=水平像素數*垂直像素數

有效像素：參與成像的像素數（可用在圖像中的）

芯片尺寸

什么是感光芯片面積

• 這是圖像傳感器中真正用于捕捉圖像的區域。

• 例如，一個1英寸傳感器的感光芯片對角線大約為16mm，對應的面積約為116 mm2（如果是標準的4:3長寬比，感光區域大概是12.8mm x 9.6mm）。

感光芯片面積

成像尺寸（CMOS sensor size）指的是數碼相機或攝像頭中CMOS圖像傳感器的物理大小。這個尺寸直接影響成像質量、視角、景深和低光表現。

怎么計算感光芯片尺寸

• 長度（mm）=水平像素數*水平像素大小（μm）/1000

• 高度（mm）=垂直像素數*垂直像素大小（μm）/1000

• 對角線長度（mm）=

整體封裝尺寸（Package Size）

• 包含了芯片本體、引腳（pad/bump）、保護層、玻璃蓋板（if any）、引線鍵合區、熱通道等。

• 不同封裝類型（如CSP、LGA、BGA、CLCC等）會導致封裝尺寸差異很大。

• 例如，一顆感光區域為1/3英寸的CMOS芯片，封裝后面積可能從30 mm2到80 mm2不等。

適用芯片大小（靶面大小&Image Format）

1"=16mm：只有CMOS對角線長度≥8mm時，才會使用16mm規范 比如1/2 的芯片，對應對角線真實尺寸大約是8mm。

1"=18mm：對于對角線≤8mm的CMOS，使用18mm規范 此時1英寸=18mm，比如1/2.55英寸的芯片，其對角線的真實尺寸大約是7mm

怎么計算芯片的靶面大小： 格式為 1/X"=16或18/對角線長度 （看芯片的對角線長度選擇規范類型）

常見廠家

• 豪威科技 OmniVision

• 索尼 Sony

• 思特威

• 格科微

• 安森美

• 派視爾 Pixelplus

• 璦鐠瑞思 ESPROS

• 松下 PanasonicCorp

• 三星

Resolution 分辨率

圖像分辨率 or 鏡頭分辨率 or 芯片分類率

名稱	定義	單位/指標	本質上屬于哪一環
鏡頭分辨率	鏡頭能“看清”的最細線對	lp/mm、MTF	光學系統
芯片分辨率	圖像傳感器的像素總數 & 像素密度	像素數量 + μm 像素尺寸	感光器件
圖像分辨率	輸出圖像的像素數量	H×V（如3840×2160）	圖像處理/輸出端

成像效果：? 成像質量 = 三者的“協同效果”（木桶效應）

你可以想象這樣一個鏈條：

鏡頭（成像細節） → 芯片（是否采樣到細節） → 圖像輸出（是否保留這些細節）

舉例說明：

假設你有：

• 鏡頭：理論分辨率 100 lp/mm

• 芯片：像素大小 2 μm，1" 尺寸（對角 16mm），像素數約為 4000×3000 = 12MP

• 輸出圖像：4K（3840×2160）

那么：

• 鏡頭能提供的細節大致對應每毫米 200 像素（因為 1 lp = 2 px）

• 芯片能采樣的像素密度是否足夠，就看像素大小

• 圖像是否最終高分辨，還取決于處理算法有沒有壓縮、模糊、插值等

lp/mm 線對每毫米

線對（Line Pair）：

• 一個黑線 + 一個白線，構成一個“線對”

• 所以

  • 1 lp/mm = 每毫米能分清 1 個黑白組合

  • 10 lp/mm = 每毫米能分清 10 個黑白組合（共20條線）

lp/mm與像素的關系

• 如果傳感器的像素密度是 200 像素/mm，那么它最多能還原 100 lp/mm 的細節

• 因為每個線對至少需要兩個像素來采樣（一個亮、一個暗）

lp/mm的作用：

lp/mm 是衡量鏡頭“能分多細”的單位，它衡量的是光學解析力，不是像素數量。
像素 ≠ 分辨率，只有當 lp/mm 和像素密度匹配，圖像才銳利清晰。

Nyquist 采樣準則

鏡頭分辨率 ≈ 圖像像素密度 / 2，才能不出現混疊（aliasing），可以全部最大的利用鏡頭與傳感器的性能

鏡頭像圓（Image Circle）

什么是像高？

鏡頭將物體成像到感光平面（如圖像傳感器）時，所能覆蓋的圓形區域。

你可以想象一下：

• 鏡頭是一個“投影儀”，它把圖像“投影”到傳感器上。

• 這個投影的范圍就是一個“圓”——這就是成像圓。

• 如果傳感器尺寸 > 成像圓，邊緣就會黑（暗角）。

• 如果傳感器尺寸 ≤ 成像圓，圖像能完整覆蓋。

鏡頭成像圓	結果
大于傳感器	? 成像正常，無暗角
小于傳感器	? 邊緣發黑或模糊
等于傳感器	? 剛好覆蓋，要求精密匹配

怎么計算成像模式

全畫幅模式： 芯片長度<像高，芯片高度<像高，芯片對角<像高 (圖5)

暗角模式：芯片長度<像高，芯片高度<像高，芯片對角>像高 (圖4)

水平內切圓模式：芯片長度>=像高 芯片高度<像高，芯片對角>像高 (圖2、圖3)

垂直內切圓模式：芯片長度>像高，芯片高度>像高，芯片對角>像高 (圖1)

EFL 焦距

鏡頭焦距是指鏡頭光學后主點到焦點的距離，是鏡頭的重要性能指標。鏡頭焦距的長短決定著拍攝的成像大小，視場角大小，景深大小和畫面的透視強弱。

焦距與景深的關系

焦距與景深成反比：焦距短，景深大；焦距長，景深小。景深大小涉及到攝影畫面中縱深景物的影像清晰度

焦距與畫面大小的關系

鏡頭的焦距決定畫面中場景大小，長焦距會產生較大的畫面。畫面越大，取景的范圍就越小。畫面的大小與焦距成正比