光学镜头一般称为摄像镜头或摄影镜头，简称镜头，其主要作用是将目标成像在图像传感器的光敏面上,形成光学图像。相机上所配置的镜头是非常重要的，不同功能的镜头可以在不同的应用下，得到不同的图像效果。它对成像质量的几个最主要指标都有影响，包括：分辨率、对比度、景深及各种像差。

镜头的质量直接影响到相机的整体性能，合理地选择和安装镜头，是场景应用的重要环节，光学设计不同的镜头有着不同的应用效果。

一、照相镜头

照相镜头的光学特性可由三个参数来表示，即照相镜头的焦距f'、相对孔径D/f'和视场角2ω'。其实就135照相机而言，其标准画幅已确定为24mm X 36mm，则其对角线长度为2D=43.266。

照相机镜头的另一个最重要的光学特征指标是相对孔径。它表示镜头通过光线的能力，用D/f'表示。它定义为镜头的光孔直径D与镜头焦距f'之比相对孔径的倒数称为镜头的光圈系数或光圈数，又称F数，即F=f'/D。

当焦距f'固定时，F数与入瞳直径D成反比。由于通光面积与D的平方成正比，通光面积越大则镜头所能通过的光通量越大。因此当光圈数在最小数时，光孔最大，光通量也最大。

随着光圈数的加大，光孔变小，光通量也随之减少。如果不考虑各种镜头透过率差异的影响，不管是多长焦距的镜头，或者镜头的光孔直径有多大，只要镜头的光圈数值相同，它们的光通量都是一样的。对照相机镜头而言，F数是个特别重要的参数，F数越小，镜头的适用范围越广。

与目视光学系统相比，照相物镜同时具有大相对孔径和大视场，为了使整个象面都能看到清晰的并与物平面相似的象，需要校正所有各种象差。照相物镜的分辨率是相对孔径和象差残余量的综合反映。在相对孔径确定后，往往采用"弥散圆半径"来衡量象差的大小，最终则以光学传递函数对成象质量作出评价。

近年来兴起的数码相机镜头，同传统相机镜头的特性和设计上类似，其主要差别有下面几点：

1．相对孔径较传统相机大。

2．较短的焦距，使得景深范围增大。

3．较高的分辨率，根据光电器件的PIXEL的大小，一般数位镜头光学设计要达到1/（2*PIXEL）线对。

二、投影镜头

投影物镜是将被照明的物成一明亮清晰的实像在屏幕上，一般来说，像距比焦距

大的多，所以物平面在投影物镜物方焦平面外侧附近。投影物镜的放大率是测量精度、孔径大小、观测范围和结构尺寸的的重要参数。

放大率愈大，测量精度愈高，物镜孔径愈大。当工作距离一定时，放大率愈大，共轭距愈大，投影系统结构尺寸越大。由于其是起放大作用，像面中心照度与相对孔径平方成正比，可用增大相对孔径的方法来增加象面照度。

液晶式投影机上所用的投影镜头同传统的投影物镜的区别：

1．相对孔径较大。

2．出瞳距长，即需要设计成近远心光路。

3．工作距离长。

4．解像力高.

5．畸变要求高.

三、扫描镜头

扫描物镜可用三个光学特性来表示，即相对孔径、放大率和共轭距。放大率是扫描物镜的一个重要指标，由于一般物体大小是固定的，故放大率愈小，意味着镜头的像面愈小，焦距也就愈短，相对来讲扫描系统结构可以做的更小，但同时要求镜头的解像力也愈高。

共轭距是指物像之间的长度距离，对镜头来讲，一般希望共轭距愈长愈好，共轭距愈短，视场角增大，意味着镜头愈难设计。其原理图同照相物镜一样，是一个缩小的过程。

扫描物镜的设计特点：

1．扫描物镜属于小孔径小象差系统，要求的光学解像力较高。

2．由于光电器件的原因，不仅要校正白光的象差，同时需要考虑R、G、B 三种独立波长的象差。

3．严格校正畸变象差。

四、工业镜头

工业镜头一般都是定焦、定心、定光圈镜头，通常用来检测，识别等领域。工业镜头有很大的特点就是没有透视，采用超低失真设计技术，减低了畸变率，能够更加真实的反映图像效果。因为失真技术可以有效的减低透镜的反光损失，减少眩光，增大反差，有效改善色彩的还原性，提高图像的清晰度。

工业镜头根据检测要求和测量物体的不同分为长焦、短焦、变焦镜头。根据镜头的倍率来分，又可以分为定倍镜头、手动变倍、手动微调、定格定倍变倍、电动变倍镜头。根据分辨率的不同又可以分为五百万像素、一千像素镜头。还有一种镜头采用的了独有的平行光路设计技术，具有高分辨率、大景深、低畸变的特点，即远心镜头。