摄影镜头主要由成像光学零件（含光学透镜、球面反光镜与内置滤光镜等）、调节控制机构（控制通光量与景深的光圈及其调节机构，控制被摄主体影像清晰度的调焦机构，改变摄影镜头焦距的变焦机构，甚至镜头快门、预防手抖机构、电子监测、数据处理与交换、控制系统等）、支承部件（为支承、保护上述光学、光圈、调控三大部件，并与照相机机身紧密连接的部件，含机械镜筒、镜片压圈、镜头座等）三大部分组成（图1）。

图1

摄影镜头在成像时有三对基点：焦点、主点、节点。摄影镜头之焦距、物距、像距的度量及360°转机的拍摄均基于此三对基点。见摄影镜头成像原理。

一束与摄影镜头光轴平行的光线经摄影镜头后将汇聚于一点，该点称为摄影镜头的焦点，位于物方空间与像方空间的焦点分别称为物方焦点与像方焦点。

摄影镜头成像光路中垂轴放大率为正一的一对共轭点称为主点，位于物方空间与像方空间的主点分别称为物方主点与像方主点。

摄影镜头成像光路中角放大率为正一的一对共轭点称为节点，位于物方空间与像方空间的节点分别称为物方节点与像方节点。当摄影镜头前后两侧均为空气时，物（像）方主点与物（像）方节点重合。

摄影镜头的主要性能参数有：焦距（变焦距镜头的变焦范围）、最大相对孔径、最近摄影距离、像场角。

摄影镜头自物方主点至物方焦点之间的距离称为物方焦距，自像方主点至像方焦点之间的距离称为像方焦距，二者统称焦距。当摄影镜头针对无限远精确调焦时，自摄影镜头像方主点至理想影像平面（即感光材料平面）之间的距离即为像方焦距。

当拍摄点确定后，摄影镜头的焦距愈短（长），其视场角愈大（小），所能拍摄下来的景物范围愈宽广（狭窄），但所摄影像将相对愈小（大）（图2）。其中标准焦距摄影镜头的视场角接近人眼的明视场角，即其拍摄范围接近人眼的明视场。

图2

在同一个拍摄距离上拍摄同一景物时，摄影镜头焦距愈短（愈长），所摄画面中被摄主体的影像愈小（愈大）。

当欲令不同焦距摄影镜头所拍摄之影像景别（被摄主体的影像尺寸大小）相同时，焦距愈长（越短），摄影者愈需退后至更远（前行至更近）的距离处拍摄（图3）。

图3

有些摄影镜头的焦距可在一定范围内调节改变，称为变焦距摄影镜头。变焦摄影镜头的变焦能力用长焦距端焦距与短焦距端焦距之比值来表示，称为变焦比。专业优质变焦距摄影镜头的变焦比一般不大于5倍。由于一只变焦距摄影镜头可以近似代替若干只定焦距摄影镜头拍摄，携带方便，使用灵活、简便，故此深受纪实、新闻、体育及业余等摄影者喜爱。

摄影镜头上一般有类似于起人眼瞳孔作用的光圈，通过调节光圈大小可控制进入摄影镜头的光通量多少。当把摄影镜头的光圈开至最大（通光孔径最大）时，该摄影镜头入瞳直径与焦距之比的比值称为该摄影镜头的最大相对孔径，用1∶x表示，如1∶1.2、1∶4。摄影镜头的最大相对孔径愈大，进入摄影镜头光路的光线愈多，摄影镜头愈有利于在光线阴暗的环境条件下拍摄，并获得正常影调的影像。

摄影镜头自物方主点至被摄主体（主要被摄物体）平面之间的距离称为物距，自像方主点至理想影像平面之间的距离称为像距。

摄影镜头的拍摄距离指自被摄主体平面至摄影镜头理想影像平面之间的距离。显然，拍摄距离等于摄影时物距、像距与主点间距这三者之和。参见图2所示。

摄影镜头的拍摄距离范围：摄影镜头可清晰成像的拍摄距离范围是摄影镜头的另一重要指标，一般最远拍摄距离相同，均为无限远∞，而不同摄影镜头的最近拍摄距离往往不同，其中最近拍摄距离愈近者，愈可以在更近的距离处拍摄下被摄景物的更大影像，摄影者运用时的灵活度愈高。

摄影镜头调焦至无穷远时，从摄影镜头像方主点射向所摄画幅对角或对边之光线所张开的夹角称为该摄影镜头的像场角，又细分为对角线像场角、水平像场角、垂直像场角（一般当焦距与镜头座规格确定后，摄影镜头像场角也就相应确定了）。对于供透视调整用的摄影镜头，为了在摄影镜头光轴沿左右或上下方向位移后，仍能在全部画幅上均能拍摄下清晰影像，其清晰像场远大于所摄画幅面积。显然，大像场角的摄影镜头可以安装到小画幅照相机上使用，而小像场角的摄影镜头不能安装于大画幅照相机上使用。

摄影镜头调焦至无穷远时，所能拍摄下的景物空间范围夹角。视场角越大，摄影镜头所能涵盖的景物范围相应就越大。视场角与镜头焦距及画幅尺寸有关。匹配同画幅尺寸照相机的摄影镜头，焦距愈短视场角愈大，所能拍摄下的景物范围愈广阔；焦距愈长视场角愈小，所能拍摄下的景物范围愈狭窄。故此，在同一拍摄地点，不同焦距所摄画面的景别将不同，即不同焦距摄影镜头在同一机位处所拍摄下的景物范围与景物的影像大小不同（图2）。供不同画幅规格照相机用的镜头中，只要视场角相同，其最大拍摄范围就相似。

摄影镜头物距、像距与影像性质的对应关系见摄影镜头成像原理。

摄影镜头的品质指标主要有：分辨率、调制传递函数曲线、像场照度均匀率、杂光系数、彩色贡献指数等。

摄影镜头清晰分辨被摄景物纤微细节的能力。显然，摄影镜头的分辨率愈高愈好。检测分辨率R的方法如下：用被测摄影镜头针对标准分辨率标版精确调焦，然后在像平面上度量1毫米宽度内摄影镜头能分辨的最细密的黑白相间的等宽线条对数（黑白线条等宽有利于比较），其单位为“线对/毫米”(lp/mm)。

以纵坐标为MTF值，横坐标为空间频率N（单位为线对/毫米即Lp/mm）标示摄影镜头性能的曲线，它是衡量摄影镜头品质的重要指标。其中在横坐标0处MTF值愈趋近于1，且随着空间频率N的增大，曲线下降得愈慢者愈好。

当被摄景物各部位的亮度呈均匀分布时，像平面处的照度分布却并不均匀——像场中心的照度最高，而自像场中心至像场边缘，照度依次迅速降低。摄影者希望像场中心与边缘之照度差异愈小愈好，即像场照度均匀率愈高愈好。

摄影镜头成像时杂光过大，将导致所摄影像的清晰度与色彩饱和度下降，故此摄影者希望摄影镜头的杂光系数愈小愈好。

为衡量摄影镜头彩色平衡是否良好的性能指标。国际标准ISO 6728—1983对摄影镜头彩色贡献指数CCI的标准数值规定如下：B/G/R分别为。

常见摄影镜头的种类繁多，分类方式也很多。

图4

摄影镜头按焦距长短分类，有鱼眼摄影镜头、短焦距摄影镜头（又细分为超广角摄影镜头、广角摄影镜头）、标准焦距摄影镜头、长焦距摄影镜头（又细分为摄远镜头、超摄远镜头）。

摄影镜头按焦距可否改变分类，有定焦距摄影镜头（又包含众多不同焦距值、不同最大相对孔径的镜头）、变焦距摄影镜头（又包含众多不同变焦范围、不同最大相对孔径的镜头）。

摄影镜头按摄影距离可否调节分类，有可调焦的普通摄影镜头、不可调焦的固定焦点摄影镜头。

摄影镜头按光圈调节方式分类，有手控光圈摄影镜头、自动光圈摄影镜头。

摄影镜头按变焦时光圈是否改变分类，有恒定式光圈变焦镜头、漂移式光圈变焦镜头。

摄影镜头按成像原理分类，有折射式摄影镜头、折反射式摄影镜头。

摄影镜头按光学结构分类，有摄远型镜头、反摄远型镜头，三片式柯克型摄影镜头、天塞型摄影镜头、双高斯型摄影镜头等众多结构类型。

摄影镜头按调焦时动力源分类，有镜头驱动式调焦、机身驱动式调焦。

摄影镜头按变焦时动力源分类，有手控变焦、自动变焦。

摄影镜头按有否防手抖功能分类，有普通摄影镜头、防手抖摄影镜头。

摄影镜头按品质与价格分类，有专业级摄影镜头（性能优异、价格昂贵）、准专业机摄影镜头、中档摄影镜头、普及挡摄影镜头。

摄影镜头按像场大小分类，有大像场摄影镜头（可供进行透视调整拍摄）、中像场摄影镜头（供一般可换后背照相机用）、全画幅摄影镜头（相当于传统135照相机画幅）、APS画幅摄影镜头（相当于传统APS照相机画幅）、4/3画幅摄影镜头、1＂画幅摄影镜头、小画幅摄影镜头等。

摄影镜头按摄影镜头座的尺寸规格分类，有哈苏镜头接口、徕卡镜头接口、佳能镜头接口、尼康镜头接口、松下镜头接口、索尼镜头接口等。不同镜头座的法兰焦距、卡口结构、直径等一般不同，因而一般不能互换使用，甚至同一厂家早期、中期与近期生产的不同型号摄影镜头，因镜头接口规格不同而不能互换，或虽能安装上拍摄，但将不具有某些新型功能。

公元前400年前，中国古代学者墨子先生与其弟子所著的《墨经》一书中，即已经阐述了光的直线传播、光的反射，平面镜、凹面镜、凸面镜的成像现象，以及针孔成像现象。近年出土的公元一世纪的汉代古墓中，已发现了天然水晶磨制成的透镜。900年前的宋代，著名学者沈括（1031～1095年）先生在其所著《梦溪笔谈》一书中，详细阐述了“小孔成像匣”——针孔成像的原理。

在欧洲，公元前300年，欧几里德才发现了光的直线传播和针孔成像现象。13～14世纪，欧洲出现了供近视眼与远视眼患者配带的凹透镜与凸透镜。16世纪文艺复兴时期，欧洲出现了供绘画时成像用的大型暗箱。1812年，英国的物理学家W.H.乌拉斯顿（W.H.Wollaston）发明了新月型摄影镜头（由位于前方的光圈与一片凹面朝前的凹凸透镜组成）。该摄影镜头为摄影镜头发展史上的第一个摄影镜头。1821年，薛瓦利埃（Chevalier）发明了一组二片式消色差摄影镜头。

1839年，世界上诞生的第一台照相机——达盖尔（Daguerre）可携式伸缩木箱照相机，采用的就是薛瓦利埃镜头。

1840年，匈牙利数学家J.M.匹兹伐（J.M.Petzval）先生在世界上第一个用数学计算方式设计出了一只新型摄影镜头——匹兹伐人像摄影镜头。

1886年，O.肖特与E.阿贝先生在德国卡尔·蔡司公司发明了钡冕光学玻璃，尔后又研制出特殊的火石玻璃等，从此为摄影镜头的设计自由度开创了新天地。

1893年，英国泰勒·哈勒森公司的D.泰勒先生设计出三组三片式柯克（COOKE TRIPLET）摄影镜头——为一款对6种像差予以校正，结构又最简单的摄影镜头。从此摄影镜头逐渐成为光学、机械有机融合的精密产品。

1896年，德国蔡司公司的P.鲁道夫先生设计出对称式结构的4组6片式双高斯摄影镜头（对像差校正优秀）。

进入20世纪后，由于光学设计理论的发展，一系列新型光学材料的涌现（如超低色散玻璃等），以及加工工艺水平的提升（如镀膜工艺、非球面透镜加工工艺等），使得摄影镜头的性能不断提升，品种也不断增多。

1902年，德国蔡司公司的鲁道夫先生设计出3组4片式天塞摄影镜头（像场非常平直、分辨率好）。

1958年，德国福伦达公司生产出了世界上第一只照相机用变焦距摄影镜头——36-82毫米、F2.8变焦距摄影镜头。

1966年，德国徕卡公司在M系列的标准摄影镜头Noctilux 50mm 1∶1.2上率先使用了两片非球面透镜。

自20世纪70年代起，计算机与优化设计的算法逐步应用于摄影镜头设计，使设计效率与镜头品质飞速提高，再加上一系列高性能特殊光学玻璃的研制成功，非球面加工工艺的逐步成熟、完善，以及精密电子控制的引入，使摄影镜头成为光机电一体化精密产品。从此，高成像质量、高调制传递函数值、大孔径、超广角、超长焦距、大变倍率、高自动化（如自动调焦、电动变焦、电动光圈、自动防抖等）、各类光学结构的精密摄影镜头不断问世，并逐渐形成了摄影镜头的庞大的完整体系。