本文系轉載，作者：zgolee，來源于 http://blog.csdn.net/lizhiguo0532/article/category/909576，本文将作者的幾篇文章合成一篇，友善學習檢視
一、快門與曝光
1. 快門
快門是鏡頭前阻擋光線進來的裝置，一般而言快門的時間範圍越大越好。
秒數低适合拍運動中的物體，某款相機就強調快門最快能到1/16000秒，可輕松抓住急速移動的目标。不過當你要拍的是夜晚的車水馬龍，快門時間就要拉長，常見照片中絲絹般的水流效果也要用慢速快門才能拍出來。
至于單眼相機常見的快門功能，雖然可由你自由決定曝光時間的長短，拍攝彈性更高，不過目前大多數的消費性數位相機都還不能支援，最多提供如2秒、8秒、16秒等較慢速度的預設值。
快門時滞時間
相機在不使用對焦鎖定功能同時保證在自動對焦工作狀态下，從按下快門釋放按鈕到開始曝光的這段時間稱為快門時滞時間。
快門先決曝光模式
由我們先自行決定快門速度後，相機測光系統依當時光線的情形，自動選擇适當的光圈f值(可為無段式的f值)以配合。設有曝光模式轉盤的數位相機，通常都會在轉盤上刻上’s’字母來代表快門先決模式。快門先決模式适合于需要控制快門的攝影。利用高速快門可凝結動作，利用慢速快門可令行駛中的車輛變成光束。
快門延遲
相機按下快門，經過一定的快門時滞時間，這時相機從取景模式進入曝光階段，該階段需要完成測光、計算曝光量、選擇合适曝光組合…進行資料計算和存儲處理，所需要的時間稱為快門延遲。
快門速度
快門速度通過秒或幾分之一秒來表示時間的長短。不同的相機生産廠家的機身會有不同的快門速度起始範圍，這個範圍也是很重要的。所有的單鏡頭反光照相機至少都有以下的快門速度(也許會更多)：1、1/2、1/4、1/8、1/15、1/30、1/60、1/125、1/250、1/500、和1/1000秒。
看了上面一系列的快門速度會發現，每一個快門速度都是前一個速度的一半，而是後一個的兩倍。例如，1/125秒是1/60秒的一半，而是1/250秒的兩倍。它們都相差一“擋”，每一擋都相差一半或一倍的時間。
快門速度越快，運動物體就會在底片呈現更清晰的影象，反之，快門速度越慢，運動的物體就越模糊。
快門不單要看“快”還要看“慢”，就是快門的延遲，比如有的數位相機最長具有16秒的快門，用來拍夜景足夠了，然而快門太長也會增加數位照片的“噪點”，就是照片中會出現雜條紋。
2. 曝光
曝光的定義，如果予以科學的解釋的話，即是：光線的強度乘以光線所作用的時間。定義中的“光線的強度”，是指膠卷或數位相機裡的感光元件受光線照射的強度，即照度（以I代表照度，機關是勒克司）。定義中的“光線所作用的時間”， 是指感光片受愛線照射的時間，即曝光時間（以T代表曝光時間，機關是秒）。 曝光量的計算機關是勒克司/秒。以E代表曝光量，即可得到曝光公式如下：
E（曝光量）＝I（照度）×T（曝光時間）
依據這一公式，若要取得一定量的曝光量，則光強度愈大，曝光時間愈短；反之則光強度愈小，曝光時間愈長。如果光的強度增加一倍，曝光時間就需減少一半，假如光強度為2，時間為4，曝光量則為8；如果光強度為4，時間為2， 曝光量仍為8。
通過上面的說明，我們清楚地了解這樣一個淺顯的道理：開得較大的光圈要比收縮得較小的光圈能讓較多的光線通過鏡頭到達膠片上，較低的快門速度要比較高的快門速度能讓光線較長時間地停留在感光元件上。由此可以演變為以下情況：光圈f/1.8與快門速度1/500秒相組合，和光圈f/4與快門速度1/100秒相組合， 所獲得的曝光效果是一樣的。同樣，它們又和光圈f/8與中等快門速度1/25 秒相組合所獲得的曝光效果是一緻的。這就叫作"等量曝光"。
曝光時間
Exposure time
為了将光投射到照相感光材料的感光面上，快門所要打開的時間。視照相感光材料的感光度和對感光面上的照度而定。
相機曝光時間是指從快門打開到關閉的時間間隔，在這一段時間内，物體可以在底片上留下影像。
曝光時間是看需要而定的，沒有長短好壞的說法隻有需要的講法。比如你拍星星的軌迹，就需要很長的曝光時間（可能是幾個小時），這樣星星的長時間運動軌迹就會在底片上成像。如果你要拍飛馳的汽車清晰的身影就要用很短的時間（通常是幾千分之一秒）。
曝光時間長的話進的光就多，适合光線條件比較差的情況。曝光時間短則适合光線比較好的情況。
曝光時間主要是指底片的感光時間，曝光時間越長底片上生成的相片越亮，相反越暗。在外界光線比較暗的情況下一般要求延長曝光時間（比如說夜景）。
快門速度越快越可以抓取運動的物體，使其清晰成像。當快門速度高于60分之一秒的時候就最好要使用三角架了 ，不然的話成像很難清晰。
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二、焦距與光圈
當一束平行光以與凸透鏡的主軸穿過凸透鏡時，在凸透鏡的另一側會被凸透鏡彙聚成一點，這一點叫做焦點，焦點到凸透鏡光心的距離就叫這個凸透鏡的焦距。一個凸透鏡的兩側各有一個焦點。焦距通常使用毫米（mm）來标示。
光心（Optical center）：透鏡中的一個特殊點，凡是通過該點的光，其傳播方向不變。
對厚透鏡（厚度不能忽略的透鏡），或是有好幾片透鏡或面鏡的系統（像是照相機鏡頭或望遠鏡），焦距通常會以有效焦距（EFL，effective focal length）來表示。
前焦距（FFD）或前焦長（FFL）是系統前方的焦點至第一個光學表面頂點的距離。
後焦距（BFD）或後焦長（BFL）是系統最後一個光學表面頂點至後方焦點的距離。
在空氣中的一個光學系統，有效焦距是由前面和後面的主平面至對應的焦點的距離。如果周圍的環境不是空氣，則距離要乘上該物質的折射系數（Refractive index）
焦距與視角、光圈都存在關系，是以下面介紹下視角和光圈的概念：
1. 視角
鏡頭中心點到成像平面對角線兩端所形成的夾角就是鏡頭視角，如圖：
(通常對于膠卷或者類長方形的CCD或者CMOS感光元件，對角線最長)
對于CCD或者CMOS的感光元件的尺寸随着sensor IC不同而不同(如有1/1.8inch、1/2.5inch、1/4inch、1/5inch等) ，是以同樣焦距的鏡頭在不同
尺寸感光元件的數位相機上，成像的視角也不同。
對于相同的成像面積，鏡頭焦距越短，其視角就越大；反之越小。
對于相同的焦距，成像面越小，其視角也越小；反之越大。
(可以對上圖進行一下想象：成像面一定，就是讓像平面做水準移動；而焦距一定，就可以将像平面在垂直方向伸縮。用這樣的方法來觀察，視角的變化。)
2. 光圈
光圈英文名稱為Aperture，是鏡頭的一個極其重要的名額參數，通常在鏡頭内，表達光圈大小我們是用F值。它的大小決定着通過鏡頭進入感光元件的光線的多少。
對于已經制造好的鏡頭，我們不可能随意改變鏡頭的直徑，但是我們可以通過在鏡頭内部加入多邊形或者圓型，并且面積可變的孔狀光栅來達到控制鏡頭通光量，
這個裝置就叫做光圈。
光圈F值=鏡頭的焦距/鏡頭光圈的直徑
從以上的公式可知要達到相同的光圈f值，長焦距鏡頭的口徑要比短焦距鏡頭 的口徑大。完整的光圈系列：
f1.0，f1.4，f2.0，f2.8，f4.0，f5.6，f8.0，11，f16，f22，f32，f44，f64
這值得一提的是光圈 f 值越小，通光孔徑越大（如上圖所示），在同一機關時間内的進光量便越多，而且上一級的進光量剛好是下一級的兩倍，例如光圈從
F8調整到5.6 ，進光量便多一倍，我們也說光圈開大了一級。F5.6的通光量是F8的兩倍。同理，F2是F8光通量的16倍，從F8調整到F2，光圈開大了四級。
光圈種類：
固定光圈
簡單的相機隻有一個圓孔的固定光圈——沃特侯瑟光圈。 最初的可變光圈隻是一系列大小不同的圓孔排列在一個有中心軸的圓盤的周圍；轉動圓盤可将适當
大小的圓孔移到光軸上，達到控制孔徑的效果。十九世記中葉約翰·沃特侯瑟發明這種光圈。
貓眼式光圈
光圈由一片中心有橢圓形或菱形孔的金屬薄片平分為二組成，将兩片有半橢圓形或半菱形孔的金屬薄片對排，相對移動便可形成貓眼式光圈。貓眼式光圈
多用于簡單照相機。
瞬時光圈
反相機的光圈是瞬時光圈，隻在快門開啟的瞬間，光圈縮小到預定大小。平時光圈在最大位置。
兼快門光圈
簡便照相機的光圈兼有快門的功能，這類兼快門光圈大多是雙葉片的貓眼式光圈，與單純貓眼式光圈不同的是：兼快門光圈平時是完全關閉的：
在按下快門的瞬間，雙葉片光圈開啟到預定的孔徑後，保持這孔徑到一段預定快門開啟時間之後，立刻閉合：如此一來，光圈便又兼快門的功能。
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三、變焦與對焦
變焦
通常指通過移動鏡頭内的透鏡鏡片位置來拉長或縮短焦距，也叫ZOOM。
變焦目前可以分為光學變焦和數字變焦兩種類型：
光學變焦：
光學變焦是通過移動鏡頭内部鏡片的相對位置來改變焦點的位置，改變鏡頭焦距的長短，并改變鏡頭的視角大小，進而實作影像的放大與縮小。如果被拍攝的
物體位置保持不變，鏡頭的焦距與物體的放大倍率會呈現正比例的關系，如果要用一個詞來形容光學變焦的話，那就是“望遠鏡”。(成像面水準方向移動)
數字變焦：
數字變焦是通過可拍照手機處理器，把圖檔内的每個像素面積增大，進而達到放大的目的，就像我們在ACDSEE等圖像處理軟體中，強行拉大圖像的像素一樣，
隻不過這個過程在手機中進行，把原來SENSOR上的一部分像素使用插值手段進行放大。與光學變焦不同的是，數位變焦是在SENSOR垂直方向上的變化，而給人以
變焦效果的。由于整個過程焦距沒有任何變化，是以圖像品質是會随着放大比例的增加，逐漸下降。(成像面垂直方向縮放)
數字變焦也可以分為插值算法變焦和僞數字變焦兩種：
插值算法變焦：對圖像進行插值運算，将圖像的尺寸擴大到所需的規格，這種算法就其效果而言，并不理想，尤其是當使用在手機上的時候，手機上的攝像頭
本身得到的資料就有較大的噪聲，再插值的話，得到的圖像幾乎沒法使用。
僞數字變焦：當攝像頭不處在最大分辨率格式的情況下，比如130 萬像素的 sensor 使用 640*480 的規格拍照時，仍舊設定 sersor 工作在 1280*960 的分辨率
下，而後通過采集中央部分的圖像來擷取 640*480 的照片，使得在手機上看來所拍物體尺寸被放大了一倍。這種辦法幾乎不需要額外的算法支援，對圖像品質也沒有影
響，缺點是隻有小尺寸情況下可以采用。
光學變焦不會犧牲清晰度
數字變焦顯著犧牲清晰度
對焦(調焦)
1. 對焦概念
用凸透鏡做照像機的鏡頭時，它成的最清晰的像一般不會正好落在焦點上，或者說，最清晰的像到光心的距離(像距)一般不等于焦距，而是略大于焦距。
具體的距離與被照的物體與鏡頭的距離（物距）有關，物距越大，像距越小，(但實際上總是大于焦距)。
由于我們照像時，被照的物體與相機(鏡頭)的距離不總是相同的，比如給人照像，有時，想照全身的，離得就遠，照半身的，離得就近。也就是說，像距不總是
固定的，這樣，要想照得到清晰的像，就必須随着物距的不同而改變感光面到鏡頭光心的距離，這個改變的過程就是我們平常說的“調焦”。是以，我們所說的“調焦”
調整的并不是真正意義上的焦距，而是隻不過在攝影中，把投射到底片或感光元件上的圖象調整到最清晰這一過程達成共識的稱謂罷了。
對焦實際上是調整整個鏡頭的位置(而不是鏡頭内的鏡片)的位置，來控制像距，進而使成像最清晰。
2. 對焦分類
對焦可以分為手動對焦，自動對焦，多點對焦：
手動對焦，它是通過手工轉動對焦環來調節相機鏡頭進而使拍攝出來的照片清晰的一種對焦方式。
自動對焦，由照相機根據被攝體距離的遠近，自動地調節鏡頭的對焦距離。
多點對焦，也叫區域對焦，當對焦中心不設定在圖檔中心的時候，可以使用多點對焦。常見的多點對焦為5點，7點和9點對焦。
3. 自動對焦原理
更多可參考系列文章：
AF系統：自動調焦(AF)原理
http://www2.xitek.com/info/showarticle.php?id=1039
AF系統：主動型自動調焦系統
http://www2.xitek.com/info/showarticle.php?id=1041
AF系統：相位檢測被動型自動調焦系統
http://www2.xitek.com/info/showarticle.php?id=1043
AF系統：透鏡分離相位檢測原理
http://www2.xitek.com/info/showarticle.php?id=1048
AF系統：TCL相位檢測原理
http://www2.xitek.com/info/showarticle.php?id=1045
AF系統：一些與自動對焦有關的新概念
http://www2.xitek.com/info/showarticle.php?id=1055
AF系統：自動調焦系統框圖
http://www2.xitek.com/info/showarticle.php?id=1051
不過大部分手機用camera都沒有AF功能，最近接觸的OV5640 camera sensor具有AF功能，另外模組廠提供的CCM在結構體上和普通的CCM也有一些差别。
自動對焦通常是在微量調整鏡頭，是以需要有相應的驅動機構。通常來說，Voice Coil Motor（音圈馬達VCM），Stepping Motor（步進馬達），Piezoelectric Motor（壓電馬達）這3種。此外還有通過改變鏡頭光學特性的Liquid Lens（液體鏡頭）而達到真正的變焦的方法。
自動對焦模組的基本結構：
4. VCM音圈馬達
所謂音圈直線電機(Voice Coil Motor)因其結構類似于喇叭的音圈而得名。具有高頻響、高精度的特點。
日韓音圈馬達的基本結構：
音圈馬達的原理：安培力定律（弗萊明左手法則）
空間有磁場B,在橫切磁場的電線通電流I,電線産生向上方向的力F。
音圈馬達評價名額：
手機AF音圈馬達（圈内叫法：透鏡驅動裝置）。評價一個音圈馬達，主要是看一個電流和行程距離的比值。一般現在都是15mA作為啟動電流，
之後如果每上升10mA所能驅動的行程距離是相等的那算是一個比較合格的産品，如果精度能達到每上升5mA也能行程相等，那就是很優秀廠家的産品，
依次類推...而不是像現在的某些廠家鼓吹的最大行程，最大耗電量，最大功率，尺寸大小。當然這些也都是不可燒的衡量名額。
音圈馬達的基本動作：
某種AF鏡頭的結構以及鏡頭驅動原理：
OV5640 sensor IC內建了VCM控制器，電路子產品如圖：
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四、景深
景深就是當與光軸平行的光線射入凸透鏡時，理想的鏡頭應該是所有的光線聚集在一點後，再以錐狀擴散開來，這個聚集所有光線的一點，就叫做焦點。在焦點前後，光線開始聚集和擴散，點的影象變成模糊的，形成一個擴大的圓，這個圓就叫做彌散圓。
如果彌散圓的直徑小于人眼的鑒别能力，也就是說在一定範圍内，實際影象産生的模糊肉眼是不能感覺到的，結果人的肉眼看上去這個範圍内的影像仍是清晰的．這個在理論上已經模糊但實際上卻被肉眼辨認為清楚的彌散圓就稱為容許彌散圓。
在焦點前後各有一個容許彌散圓，這兩個彌散圓之間的距離就叫景深，即：在被攝主體(對焦點)前後，其影像仍然有一段清晰範圍的，就是景深。換言之，被攝體的前後縱深，呈現在底片面的影象模糊度是肉眼不能辨認的（人們肉眼看出的圖像感覺仍是清晰的），都在容許彌散圓的限定範圍内。
上面這段用規範的專業語言解釋的景深，過于專業了點，比較晦澀難懂，但還得先這樣說一下，不能了解也沒有問題，下面我會用通俗的語言再解釋一遍。
在進行拍攝時，調節相機鏡頭，使離相機一定距離的景物清晰成像的過程，叫做對焦，那個景物所在的點，稱為對焦點，因為"清晰"并不是一種絕對的概念，是以，對焦點前（靠近相機）、後一定距離内的景物的成像用我們的眼睛看都可以是清晰的，這個前後清晰範圍的總和，就叫做景深。舉個例子，你以一個離相機5米遠的人作為對焦點，人前1米有朵花，離開相機的11米處有棵樹，12米處有間房子，13米處有輛汽車。當你拍出的照片上，花、人和樹都是清晰的，而花前和房子及房子以後的都是模糊的，那麼，這張照片的清晰範圍是在離相機的4--11米處，那麼，這張照片的景深就有7 米。要是這張照片上從花、人到樹和房子都是清晰的，而花前、汽車和汽車以後的景色都是模糊的，那這張在照片的景深我想大家已經知道，那就是8米。
景深的大小，首先與鏡頭焦距有關，焦距長的鏡頭，景深小，焦距短的鏡頭景深大。其次，景深與光圈有關，光圈越小（數值越大，例如f16的光圈比f11的光圈小），景深就越大；光圈越大（數值越小，例如f2.8的光圈大于f5.6）景深就越小。其次，前景深小于後後景深，也就是說，精确對焦之後，對焦點前面隻有比較短的距離内的景物能清晰成像，而對焦點後面很長一段距離内的景物，都是清晰的。
來自：什麼是景深以及如何來控制景深？
http://bbs.zhiyin.cn/thread-256910-1-1.html
彌散圓 (Circle of Cnfusion)
又譯為：彌散圈、模糊圈等等
在焦點前後，光線從聚集到擴散，點的影象從圓到點（焦點），繼而有擴散到圓，這個焦點前面和後面的圓就叫做彌散圓。
如果此圓形足夠小，肉眼依然可被視為點的成像。這個可以被接受的最大直徑被稱為容許彌散圓直徑δ (Permissible circle of confusion)。
觀賞拍攝的影象是以某種方式來觀察的，人的肉眼所感受到的影象與觀看距離有很大的關系，如果彌散圓的直徑小于人眼的鑒别能力，人眼将感覺是清晰的。這時的彌散圓的大小就稱為容許彌散圓。
景深 (Depth of field)
在對焦時，通過鏡頭将在焦平面上清晰成像，而對焦點的前景和後景也在焦平面成像，隻要它們成像的彌散圓等于或小于容許彌散圓直徑，我們将認為是清晰的，這樣影像就有一個的清晰的區間，這就是景深（下圖）。
從以上可知道，在焦點前後各有一個容許彌散圓，這兩個彌散圓之間的距離我們稱呼它叫焦深，它和景深是相對應的。所謂景深即：在被攝主體(對焦點)前後，其影像具有的一段清晰範圍，這範圍内的景物在焦平面上成像，都在容許彌散圓的限定範圍内。
景深是随鏡頭的焦距、光圈值、對焦距離的不同而變化。一般來說：
1、焦距短，景深大，
2、對焦點離遠，景深大，
3、光圈小，景深大。
以拍攝者為基準，從對焦點到近點的清晰範圍叫前景深，從對焦點到遠點的清晰範圍叫後景深。
景深的計算
從公式中可以看出，後景深 > 前景深。
由景深計算公式可以看出，景深與鏡頭使用光圈、鏡頭焦距、拍攝距離以及對像質的要求（表現為對容許彌散圓的大小）有關。這些因素對景深的影響如下：
(1)、鏡頭光圈：光圈越大，景深越小；光圈越小，景深越大；
(2)、鏡頭焦距：鏡頭焦距越長，景深越小；焦距越短，景深越大；
(3)、拍攝距離：距離越遠，景深越大；距離越近，景深越小。
拍攝時景深的控制
景深大小的控制主要決定于三個因素：
照相機鏡頭光圈的大小調節、所用鏡頭焦距的長短以及拍攝距離的遠近。
A.光圈在控制景深的作用中，扮演一了個非常重要的角色。記住一個最基本的原則：光圈越大，景深越小；光圈越小，景深越大。
拍攝時，若希望主體的前後景物都非常清晰，可以将光圈盡量向小處調節，比如f/16、f/22；反過來，若希望對焦的物體清晰，虛化前後的另外一些景物，那就盡量将光圈開大，比如f/2.8、f/2，甚至f/1.4。(根據相機支援的光圈)在調節光圈的同時，還要注意曝光量也會發生變化，必須依靠調節快門速度加以平衡；光圈收小了，快門速度就要放慢些；光圈開大了，快門速度就要相對提高些。
B.所用鏡頭焦距的長短
C.拍攝距離的遠近
當拍攝時的光圈大小不變，被攝體的位置也不改變時，使用的鏡頭焦距越短，景深就越大；鏡頭的焦距越長，景深就越小。也就是在光圈不變的條件下，使用廣角鏡頭時，景深的清晰範圍就要相對大一些，使用中、長焦距鏡頭時，景深的清晰範圍就相對要小得多。
而當拍攝時的光圈大小不變，所使用的鏡頭焦距也不改變時，被攝體越遠，畫面中的前後清晰範圍就越大；反之，被攝體越近，前後的清晰範圍也就相對越小。這就提醒我們，在拍攝一些特定和近景的畫面時，調焦應該特别仔細，稍有疏忽，使主體景物越出景深範圍。整個畫面就都虛了。