鏡頭設(shè)計(jì)是創(chuàng)造力的工作，它必須基于經(jīng)驗(yàn)和敏銳的洞察力來了解各種各樣光學(xué)像差的特性。任何鏡頭，不管是哪家工廠生產(chǎn)的都可以用“鏡頭描述”這個術(shù)語來區(qū)分鏡片的數(shù)量、玻璃的種類、鏡片的曲面半徑、鏡片的厚度、鏡片與鏡片之間的距離、以及每個鏡片的直徑等等。這些都是用來全面描述一個鏡頭的參數(shù)。當(dāng)發(fā)自于某個物體的光線穿過玻璃表面時，該束光線會被折射。光線折射量取決于玻璃的折射率。如果鏡頭設(shè)計(jì)者能知道光線射入鏡頭前鏡片時的確切入射位置以及入射角度，他就可以通過光線理論系統(tǒng)地追蹤光路。角度和距離可以通過三角函數(shù)的正弦和余弦算出來。因此通過簡單的平面幾何，光線途經(jīng)的線路就可以被追蹤到。我們知道任何一個點(diǎn)光源發(fā)出的能量都是散射的，并無任何方向行可言。只有部分能量通過鏡頭，而且設(shè)計(jì)者也假設(shè)通過簡單的數(shù)學(xué)來計(jì)算通過鏡頭的能量（那些被視為一系列的各自獨(dú)立的光線）可以追蹤那些光線的路徑。

　　鏡頭設(shè)計(jì)者首先從光軸上的某點(diǎn)開始追蹤少量的光線。這里所假設(shè)的是每個物象點(diǎn)都會在CCD上形成于之相對應(yīng)的點(diǎn)，所以發(fā)自物體的光線都將被轉(zhuǎn)化為這樣的成相點(diǎn)，并且具有同樣的相對位置。對應(yīng)那些靠近光軸的點(diǎn)，設(shè)計(jì)者可以有理由相信成像是相當(dāng)?shù)?，這就是平行光軸光學(xué)（ParaxialOptics）。盡管計(jì)算公式相當(dāng)簡單（至少對有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者來說），但要求對于這些數(shù)字的計(jì)算到小數(shù)點(diǎn)后5~8位。

　　目前中國監(jiān)控市場上常見的主流鏡頭是COMPUTAR、AVENIR（精工）、YOBOO（優(yōu)伯）、FUJINON（富士）、TAMRON等日本。他們在成像處理技術(shù)上都有驚人的相似又有獨(dú)到的不同之處。在現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)中，每一款新鏡頭的誕生，大量的計(jì)算工作是非常重要的，從了解的大量光學(xué)計(jì)算式中獲取結(jié)果，從中決定究竟是繼續(xù)原設(shè)計(jì)還是對設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整。對于電視監(jiān)控環(huán)境的復(fù)雜性多樣性及無法改善逆轉(zhuǎn)同時光線連續(xù)變化等因素，因此考慮斜向進(jìn)入鏡頭的光線就非常重要，考慮平行進(jìn)入的光線對于中央?yún)^(qū)域的成像很重要，但對于遠(yuǎn)離象場中央?yún)^(qū)域的成像則不具有多大的意義。他們必須借助于計(jì)算機(jī)的龐大計(jì)算任務(wù)，YOBOO公司設(shè)計(jì)師宮澤喜一說，人所共知道現(xiàn)象是現(xiàn)在許多來自不同廠家的鏡頭的表現(xiàn)都很好并且極為接近，這都?xì)w功于大家利用計(jì)算機(jī)尋找優(yōu)化點(diǎn)的結(jié)果。所有計(jì)算機(jī)都在尋找同樣的點(diǎn)并zui終將會找到一個。如果一個光學(xué)設(shè)計(jì)是非常好的設(shè)計(jì)，那么該設(shè)計(jì)zui終得到的MTF圖是非常漂亮的。你需要通過研究光學(xué)設(shè)計(jì)的根源來掌握設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。一旦你知道一個設(shè)計(jì)是否具有潛力，你就可以明智的指導(dǎo)計(jì)算機(jī)去優(yōu)化圖的特定區(qū)域?qū)ふ覂?yōu)化點(diǎn)，并且在你找到你所需要的理想值的時候適當(dāng)?shù)耐Ｏ聛恚@一點(diǎn)我們做得很好。

　　對于目前監(jiān)控市場上硬盤錄像機(jī)的普及及對晝夜監(jiān)控的要求被日益提出，在對攝像機(jī)提出更高要求的同時，鏡頭的品質(zhì)亦被寄予更高的期望，鏡頭的清晰度這一新名詞也被不成文地提出，可紅感也俞來俞受到重視。這里我們不得不提到像差。我們都知道光線是由不同波長的有顏色光波組成的，而且當(dāng)光線進(jìn)入鏡頭時不同波長的光波具有其*的光學(xué)路徑，我們已經(jīng)知道理想的光線不可避免的被鏡片所干擾而產(chǎn)生像差。鏡頭設(shè)計(jì)的*要素就是對這些像差進(jìn)行了解和控制。通過三角幾何函數(shù)可以計(jì)算出校正的光線路徑和現(xiàn)實(shí)的偏移量，這兩者之差被稱為光線路徑差，使用來控制像差的依據(jù)。典型的像差有球面像差，暈光和失光。在30年代，盡管對象差進(jìn)行了量化，卻始終成為鏡頭設(shè)計(jì)的困擾因素。YOBOO公司宮澤喜一說，像差的方程式是個多元方程式，每個元素代表一項(xiàng)已知的像差，它的系數(shù)代表它的重要性程度和它在影響成像質(zhì)量下降方面的大小。所有像差之和可以歸納為：像差=aSA+bC+cA（SA：球面象差；C=Coma，暈光；A=Astigmatism，失光；a，b，c：加權(quán)值）。對于設(shè)計(jì)者來說如果想對象差進(jìn)行校正，就必須能夠知道特定像差對于成像會造成什么影響。球面像差會影響像場中央部分的成像，像面彎曲的程度說明了角部的校正情況，諸如此類。然而這仍然是簡單的說法。所以的像差都會對整個畫面產(chǎn)生影響，像差只有一種效果：發(fā)自物體某點(diǎn)的光線的能量不能夠*聚集于其對應(yīng)的成像點(diǎn)上，而是形成一個模糊圈，并且模糊圈之內(nèi)光線的分布也不是均衡的，而是毫無規(guī)律可言。借助于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大能力和對光學(xué)理論的進(jìn)一步研究，今天對5級賽德爾（Seidel）像差的了解已經(jīng)擴(kuò)展到包含有60多種各種各樣的像差。設(shè)計(jì)者是不可能隨心所欲地來操縱鏡頭的諸多變量的。前組鏡片的直徑，重量，鏡頭卡口的直徑，光圈的位置等等通常都是固定而不能改變的。這些限制可以影響到對許多像差的校正?，F(xiàn)在對新鏡頭的設(shè)計(jì)要求也越來越高。采取非球面鏡片應(yīng)用于電視監(jiān)控鏡頭是一個新的嘗試，YOBOO（優(yōu)伯）鏡頭成功地到達(dá)了2個設(shè)計(jì)目標(biāo)：收縮光圈后像質(zhì)的顯著提高和全開光圈時整個畫面要達(dá)到非常好的像質(zhì)。同時對物體細(xì)微部位的觀察也進(jìn)入了一個全新的高度，在我們常說的通透性上你也會有新的感受。非球面鏡片的應(yīng)用除YOBOO（優(yōu)伯）外，中國市場上其他日本品牌鏡頭如COMPUTAR目前也做得很好。