ISP 接收到像素之前，光已经经过镜头完成了一次空间变换。镜头决定哪些方向的光落到哪些像素，也引入失焦、渐晕、畸变、色差和衍射。理解这一步，才能知道后续算法究竟在校正什么。
从物点到像点
薄透镜的一阶关系为：
其中 是焦距， 是物距， 是像距。对焦就是调整镜组，使目标距离对应的像面落在传感器上。
薄透镜怎样把物点投到像面
物距、像距和焦距满足薄透镜公式。远处物体的像面接近焦平面，近处物体需要镜头远离传感器。
示意图未按参数比例重画；真实镜头由多片透镜组成，薄透镜模型用于解释一阶成像关系。
真实镜头由多片曲面和不同玻璃组成，主平面位置、内对焦与呼吸效应都不能用单片薄透镜完整描述，但薄透镜仍给出了最重要的几何关系。
光圈不是单纯的亮度旋钮
f-number 定义为 ，其中 是入瞳直径。理想情况下，像面照度近似与 成正比。
光圈同时控制通光量与衍射
f-number 是焦距与入瞳直径之比。缩小光圈能增加景深，却减少光量并扩大衍射斑。
Airy 直径按 550 nm 单色光和理想圆孔估算；像差、像素尺寸与去马赛克也会影响最终分辨率。
大光圈增加通光量，也让离焦光斑更大；小光圈增加景深，但衍射会限制高频细节。最佳光圈是像差与衍射共同作用的结果。
景深来自可接受的模糊阈值
只有对焦平面严格成像为点，前后物体会形成弥散圆。当弥散圆小于约定阈值时，我们把它称为“可接受清晰”。
景深不是一堵清晰的墙
对焦平面前后允许一定弥散圆时，会得到近端与远端景深；边界取决于观看条件定义的容许弥散圆。
这里使用 50 mm 焦距和 0.03 mm 容许弥散圆。所谓“景深内清晰”是工程阈值，不是物理上的突然跳变。
弥散圆取值与传感器尺寸、输出尺寸、观看距离和锐化有关，因此景深表不是不可改变的物理边界。
视场角由焦距与像面尺寸共同决定
水平视场角可由传感器宽度 与焦距 估算：
焦距与传感器共同决定视场角
同一支镜头放在更小的传感器上，只记录像圈中央区域；透视关系主要由拍摄位置决定。
标称焦距是镜头属性，不随裁切改变；“等效焦距”只是用全画幅视场角进行比较。
小传感器使用同一焦距时获得更窄的记录范围，但站在同一位置时透视投影没有改变。为了得到相同构图而移动机位，才会改变前后物体的相对大小。
镜头与 ISP 的接口
镜头产生的渐晕交给 LSC，几何畸变交给 LDC，横向色差交给 CAC，失焦与像差只能有限地由锐化补偿。算法无法凭空恢复被遮挡、饱和或严重混叠的信息。
镜头成像是整条数字成像链的第一步：先完成光学投影，传感器再把到达像面的光子转换成电信号。
