镜头名词参数

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镜头类型（Type）

这个镜头主要有什么特点，属于什么分类，一个镜头可以有多个分类

按焦距类型

类型	说明	特点	应用场景
定焦镜头（Prime Lens）	焦距固定，如35mm、50mm等	光学结构简单，画质优秀，成本低	手机、工业视觉、安防摄像
变焦镜头（Zoom Lens）	焦距可变，如18-55mm	可以变倍拍摄，灵活	摄像机、监控、电影电视

按视场角、焦距划分

分类	焦距范围	特点	常见用途
广角镜头	<35mm	视角广，景深大，容易畸变	风光、建筑、室内摄影
标准镜头	≈50mm	接近人眼视角，成像自然	人像、街拍、日常拍摄
中长焦镜头	85mm–135mm	背景压缩感强，虚化好	人像、舞台拍摄
长焦镜头	>135mm	视角窄，压缩感强	体育、野生动物、远距离拍摄
超长焦镜头	>300mm	非常远的拍摄距离	天文、野生动物、安防

按结构和功能分类

分类	特点	用途
鱼眼镜头	超广角，视角达180°，畸变强烈	创意摄影、全景
微距镜头	近摄能力强，细节丰富	昆虫、产品拍摄
移轴镜头（Tilt-Shift）	可调整光轴角度和位置	建筑摄影、景深控制
折反射镜头（镜头内含反射结构）	结构紧凑，长焦小巧	天文、野生动物
电影镜头 / Cine Lens	专为视频拍摄设计，齿轮对焦，参数稳定	影视制作

按应用场景分类

分类	特点
摄影镜头	强调解析力、成像风格、色彩控制
工业镜头	强调精度、畸变控制、耐用性
显微镜头	支持高倍率成像
安防监控镜头	宽视角、夜视支持、红外敏感性强
投影镜头	光圈大、畸变小，用于投影设备
机器视觉镜头	工业自动化，强调低畸变、高分辨率

按感光元件支持分类

分类	特点
C/CS卡口镜头	常用于监控、工业相机
EF/PL/E卡口镜头	摄影摄像常见标准
M12小型镜头	多用于安防、嵌入式设备

图像传感器（Sensor）

图像传感器是镜头配套系统中的核心元件，它将光信号转化为电信号，常用于相机、手机、工业相机、安防设备等。

图像传感器类型

常用的图像传感器主要分为两大类一种为电荷耦合器件（CCD 传感器），一种为互补金属氧化物半导体（CMOS）。

电荷耦合器件（CCD 传感器）

• 工作原理：CCD通过一个像素传递到另一个像素的方式来收集光，并将其转换成电子信号。

• 图像质量：通常提供高质量的图像，具有优秀的光学特性和较低的噪点。

• 灵敏度：对光线的响应较好，适合低光照条件下拍摄。

• 能耗：相对较高，因为所有像素都是通过一个输出节点来读取。

互补金属氧化物半导体（CMOS 传感器）

• 工作原理：CMOS传感器为每个像素配备了一个放大器，可以在像素处直接转换光信号为电信号。

• 成本和制造：制造成本较低，因为它可以使用标准的半导体制造工艺。

• 能耗：相比CCD，CMOS的能耗较低，更适合用于便携设备如智能手机。

• 速度：数据读取速度更快，适合高速摄影和视频录制。

电荷耦合器件（CCD 传感器）VS 互补金属氧化物半导体（CMOS 传感器）

对比项	CCD（Charge-Coupled Device）	CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）
原理	电荷在芯片上传输至一个输出节点	每个像素点集成放大器和A/D转换
图像质量	噪声低，动态范围高，成像纯净	早期噪声大，现代已显著提升，接近CCD
光敏效率	光电转换效率高	早期略低，BSI等技术提升了效率
功耗	较高（因需连续传输电荷）	低（局部处理，电路集成度高）
速度	读出速度较慢	读出速度快，适合高速拍摄
快门类型	通常为全局快门	多为滚动快门，也支持全局快门
抗干扰性	更强（电荷集中传输）	易受干扰（每像素独立处理）
制造成本	高，制造复杂	低，使用标准CMOS工艺
封装和体积	大，散热需求高	小，可高度集成（适合微型设备）
适用领域	高端工业相机、天文、生物成像	手机、无人机、安防、消费类产品

总结：

• CCD 更适合极致画质要求的专业领域（如科研、天文、医学）。

• CMOS 则是现代图像传感的主流方向，因其低成本、高速度、低功耗、工艺成熟，在工业、消费、安防中占据相对主导。

像素

“像素”（Pixel，Picture Element）是图像的最小单位。可以把它理解为图像上的一个“点”，每个像素都承载了图像中的颜色和亮度信息。图像就是由无数个这样的点组合而成的。

像素在图像传感器中的含义

• 在图像传感器上，每个像素是一个光电二极管（或称感光单元），它负责接收光线并将其转换为电信号。

• 传感器的像素越多，理论上图像细节就越丰富（前提是每个像素的质量也好）。

像素与分辨率

• 分辨率描述的是图像的像素数量（水平像素 × 垂直像素）。

• 比如：3840×2160 是 4K 分辨率，对应大约830万像素（8MP）

每个像素包含的信息：

通常来说，一个像素至少包含 红（R）、绿（G）、蓝（B） 三种颜色的亮度值。这就是所谓的 RGB模型。显示设备根据这三种颜色的强度混合出最终显示的颜色。

像素尺寸（像素大小）Pixel size

图像传感器上单个像素点的尺寸 例如：2.2μm*2.2μm

总像素

传感器上实际存在的所有像素（包含黑边、校正区等不成像区域）

总像素怎么计算：芯片上有多少个像素点 芯片像素=水平像素数*垂直像素数

有效像素：参与成像的像素数（可用在图像中的）

芯片尺寸

什么是感光芯片面积

• 这是图像传感器中真正用于捕捉图像的区域。

• 例如，一个1英寸传感器的感光芯片对角线大约为16mm，对应的面积约为116 mm²（如果是标准的4:3长宽比，感光区域大概是12.8mm x 9.6mm）。

感光芯片面积

成像尺寸（CMOS sensor size）指的是数码相机或摄像头中CMOS图像传感器的物理大小。这个尺寸直接影响成像质量、视角、景深和低光表现。

怎么计算感光芯片尺寸

• 长度（mm）=水平像素数*水平像素大小（μm）/1000

• 高度（mm）=垂直像素数*垂直像素大小（μm）/1000

• 对角线长度（mm）=

整体封装尺寸（Package Size）

• 包含了芯片本体、引脚（pad/bump）、保护层、玻璃盖板（if any）、引线键合区、热通道等。

• 不同封装类型（如CSP、LGA、BGA、CLCC等）会导致封装尺寸差异很大。

• 例如，一颗感光区域为1/3英寸的CMOS芯片，封装后面积可能从30 mm²到80 mm²不等。

适用芯片大小（靶面大小&Image Format）

1"=16mm：只有CMOS对角线长度≥8mm时，才会使用16mm规范 比如1/2 的芯片，对应对角线真实尺寸大约是8mm。

1"=18mm：对于对角线≤8mm的CMOS，使用18mm规范 此时1英寸=18mm，比如1/2.55英寸的芯片，其对角线的真实尺寸大约是7mm

怎么计算芯片的靶面大小： 格式为 1/X"=16或18/对角线长度 （看芯片的对角线长度选择规范类型）

常见厂家

• 豪威科技 OmniVision

• 索尼 Sony

• 思特威

• 格科微

• 安森美

• 派视尔 Pixelplus

• 瑷镨瑞思 ESPROS

• 松下 PanasonicCorp

• 三星

Resolution 分辨率

图像分辨率 or 镜头分辨率 or 芯片分类率

名称	定义	单位/指标	本质上属于哪一环
镜头分辨率	镜头能“看清”的最细线对	lp/mm、MTF	光学系统
芯片分辨率	图像传感器的像素总数 & 像素密度	像素数量 + μm 像素尺寸	感光器件
图像分辨率	输出图像的像素数量	H×V（如3840×2160）	图像处理/输出端

成像效果：✅ 成像质量 = 三者的“协同效果”（木桶效应）

你可以想象这样一个链条：

镜头（成像细节） → 芯片（是否采样到细节） → 图像输出（是否保留这些细节）

举例说明：

假设你有：

• 镜头：理论分辨率 100 lp/mm

• 芯片：像素大小 2 μm，1" 尺寸（对角 16mm），像素数约为 4000×3000 = 12MP

• 输出图像：4K（3840×2160）

那么：

• 镜头能提供的细节大致对应每毫米 200 像素（因为 1 lp = 2 px）

• 芯片能采样的像素密度是否足够，就看像素大小

• 图像是否最终高分辨，还取决于处理算法有没有压缩、模糊、插值等

lp/mm 线对每毫米

线对（Line Pair）：

• 一个黑线 + 一个白线，构成一个“线对”

• 所以

  • 1 lp/mm = 每毫米能分清 1 个黑白组合

  • 10 lp/mm = 每毫米能分清 10 个黑白组合（共20条线）

lp/mm与像素的关系

• 如果传感器的像素密度是 200 像素/mm，那么它最多能还原 100 lp/mm 的细节

• 因为每个线对至少需要两个像素来采样（一个亮、一个暗）

lp/mm的作用：

lp/mm 是衡量镜头“能分多细”的单位，它衡量的是光学解析力，不是像素数量。
像素 ≠ 分辨率，只有当 lp/mm 和像素密度匹配，图像才锐利清晰。

Nyquist 采样准则

镜头分辨率 ≈ 图像像素密度 / 2，才能不出现混叠（aliasing），可以全部最大的利用镜头与传感器的性能

镜头像圆（Image Circle）

什么是像高？

镜头将物体成像到感光平面（如图像传感器）时，所能覆盖的圆形区域。

你可以想象一下：

• 镜头是一个“投影仪”，它把图像“投影”到传感器上。

• 这个投影的范围就是一个“圆”——这就是成像圆。

• 如果传感器尺寸 > 成像圆，边缘就会黑（暗角）。

• 如果传感器尺寸 ≤ 成像圆，图像能完整覆盖。

镜头成像圆	结果
大于传感器	✅ 成像正常，无暗角
小于传感器	❌ 边缘发黑或模糊
等于传感器	✅ 刚好覆盖，要求精密匹配

怎么计算成像模式

全画幅模式： 芯片长度<像高，芯片高度<像高，芯片对角<像高 (图5)

暗角模式：芯片长度<像高，芯片高度<像高，芯片对角>像高 (图4)

水平内切圆模式：芯片长度>=像高 芯片高度<像高，芯片对角>像高 (图2、图3)

垂直内切圆模式：芯片长度>像高，芯片高度>像高，芯片对角>像高 (图1)

EFL 焦距

镜头焦距是指镜头光学后主点到焦点的距离，是镜头的重要性能指标。镜头焦距的长短决定着拍摄的成像大小，视场角大小，景深大小和画面的透视强弱。

焦距与景深的关系

焦距与景深成反比：焦距短，景深大；焦距长，景深小。景深大小涉及到摄影画面中纵深景物的影像清晰度

焦距与画面大小的关系

镜头的焦距决定画面中场景大小，长焦距会产生较大的画面。画面越大，取景的范围就越小。画面的大小与焦距成正比