光学镜头常用术语

1、EFL（EffectiveFocal Length）有效焦距

对于厚透镜（厚度不可忽略的透镜），或者是有好几片透镜或者面镜组成的系统（如照相机或望远镜的镜头），焦距通常以有效焦距EFL表示。

焦距或者有效焦距，通常用来描述光学系统聚集光线的能力，并且常用来计算放大系数。

EFL指镜头中心到焦点的距离，如下图：

对在空气中，厚度为d，曲率半径为R1和R2的透镜，有效焦距EFL为：

镜头的焦距分为像方焦距和物方焦距，如下图：

像方焦距是指像方主面（后主面）到像方焦点（后焦点）的距离。

物方焦距是指物方主面（前主面）到物方焦点（前焦点）的距离。

注意事项：

（1）焦距过短，则视场角过大，导致畸变和主光线出射角难以控制，相对照度过低，镜片弯曲严重，像差校正困难，难以设计和加工。

（2）焦距过长，镜头将过长，不利于系统小型化，而且视场角过小，不能满足用户的一般需求（FOV>60°）。

2、TTL(TotalTrack Length)  镜头总长

镜头总长分为光学总长和机构总长：

光学总长是指由镜头中镜片的第一面到像面的距离。

机构总长是指由镜筒端面到像面的距离。

3、BFL（Back FocalLength）光学后焦距

定义：由光学系统中镜片的最后一面到像面的距离。

4、FFL(FrontFocal Length）光学前焦距

定义：由光学系统中镜片的第一面到物面的距离

5、FFL(FlangeFocal Length）机构后焦（法兰焦距）

定义：由镜组的最后一个机构面到像面的距离

注意事项：两个FFL注意区分。

6、FOV(Field OfView）视场角

定义：是指镜头能拍摄到的最大视场范围。

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。

通常我们所讲的视场角一般是指数码摄像模组的对角线视场角。

FOV-H=2tan（H/2D）

FOV-V=2tan（V/2D）

FOV-D=2tan[sqrt（H2+V2）/2D]

7、F/NO.（F-Number）F数（相对孔径）

定义：有效焦距与入射瞳孔径的比值。

F/#=EFL/EPD   (EPD:入射瞳孔径)

也叫光圈数，通过调解光圈可以控制进入镜头中的光能量。

8、Distortion  畸变

畸变是轴外像差，而且是轴外细光束的像差，它是轴外点与主光线在像面上交点的高度同理想（近轴）像面的高度差。它是视场的函数，与孔径没有关系，初级畸变随视场（像高）的三次方变化，而百分比畸变随像高平方增加，所以视场不同，畸变也不同。畸变的变化不是线性的，仅是像的变形，不影响像的清晰度。

畸变分为TV畸变和光学畸变两种：TV畸变：   TV-Distortion

光学畸变：Optical-Distortion

TV畸变分为枕形与桶形两种。

（Vertical）TV-Distortion=[(V1+V2)/2-Y]/Y*100%

（Horizontal）TV-Distortion=[(H1+H2)/2-X]/X*100%

注意事项：

畸变是用户很容易感觉到的成像质量。

畸变是用户要求很严的镜头指标，Optical-Distortion<3%人眼不容易察觉

Optical-Distortion<2%摄影物镜的畸变要求

一般要求：CIF TV-Distortion<2.0%

VGATV-Distortion<1.5%

1.3M/2.0M/3.0MTV-Distortion<1%

9、RI(RelativeIllumination）相对照度

照度的定义：物体或被照面上被光源照射所呈现的光亮程度称为照度。

相对照度则是中心照度与外围照度的比值。

相对照度过低表现为图像中心较亮，而四周较暗，即渐晕现象，俗称暗角（Shading）。

相对照度过低还会导致色彩失真。

RI与COS4(semi-FOV)成正比：RI∝COS4 (semi-FOV)

Semi-FOV=30°，从理论上RI<56%

Semi-FOV=35°，从理论上RI<45%

当RI<50%时人眼是能分辨的，严重时会出现画面四角全黑的“缺角”现象。

因此RI的基本要求为：RI>50%，一般要求RI>90%。

10、CRA(ChiefRay Angle) 主光线角度

定义：主光线角度为主光线与平行光线的角度。

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。

注意事项：主光线出射角度不合适会暗角严重，对比度下降，偏色。

11、MTF(ModulationTransfer Function) 光学调制传递函数

Modulation(M)的定义：Modulation是I的Maximum减去I的Minimum除以I的Maximum加上I的Minimum；也就是(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。所以得出来的结果M就是光的对比度。

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

MTF是目前使用比较普遍的一种像质评价指标，称为调制传递函数。它既与光学系统的像差有关，又与光学系统的衍射效果有关，是光学传递函数（OTF）的模。

MTF图，横轴表示像面上的空间频率，单位：1/mm，即每毫米多少线对，纵轴表示对这些黑白细实线物分辨的调制度。

任何一种物信息，都可以细分到点，也可以细分到线，调制传递函数（MTF）的物理意义是：应用傅立叶变换原理与光学系统相干成像理论，计算出镜头对逐渐变细的黑白线对分辨的调制度。

12、解像力（分辨率）

解像力的定义：为每1mm可解析的线对（line-pair）。单位为本（lp/mm）

每毫米线对一般指分辨率的单位。指仪器在一毫米内能分辨出多少对线。一般仪器能分辨的线对数越多，表示仪器的分辨率越好。

13、TV-Line  扫描线

TV-Line就是在画面水平影像中可解析多少条线，可由解像力来换算：

TV-Line=lp/mm*2*Sensor宽。

例1/4’’ 1.3M Sensor：

中心 1000/2.8/2/sqrt2=126lp/mm — 126lp/mm*2*1024*2.8/1000=722 — 700 TV-Line   

外围 1000/2.8/2/sqrt3=103lp/mm — 103lp/mm*2*1024*2.8/1000=590 — 600 TV-Line

14、Flare/Ghost  杂散光/鬼影

定义：指在一个光学系统里由于光在像面上随意的散射形成的相反的缩影或雾状像，也就是光学系统中的非成像光束。

镜头表面的散射光、元件中的气泡、镜框及镜筒内壁的散射和反射光以及其它非成像光束入射到像面上的光都成为杂光。它的直接影响是形成噪音，使图像的信噪比降低，甚至使信号光淹没在噪声中。

杂光的消除：在结构中增加遮光罩、辅助光阑、镜片边缘染黑、镜座发黑或贴消光布，以及镀减反膜等。