更新时间：2024-09-21 15:39
鱼眼镜头是一种焦距约为6-16mm且视角接近或等于180°的镜头，属于超广角镜头的一个品种，因其视角广大和前镜片呈抛物状向镜头前部凸出，与鱼的眼睛颇为相似，故称“鱼眼镜头”。
1906年，发明家和物理学家罗伯特·伍德（Robert W. Wood）提出鱼眼镜头的概念并开发了一种基于鱼如何看待美妙的水下世界的镜头。该镜头在1920年代被用于研究气象学中的云层形成。Robin Hill是第一位真正意义上创造出鱼眼镜头的人，并且将鱼眼镜头用于商用。直到1960年代，鱼眼镜头才开始量产。
鱼眼镜头通常由前组成像透镜组和后组修正透镜组组成。鱼眼镜头分为两类，半画幅鱼眼镜头和全画幅鱼眼镜头。鱼眼镜头最早是用于摄影，创造出大视场同时带有大畸变的艺术照片。此外，鱼眼镜头被广泛应用于需求广角成像的领域，例如监控、球幕成像、航空航天相机等，多用在工业、医学、科学研究等领域。
1906年，发明家和物理学家罗伯特·伍德（RobertW.Wood）提出鱼眼镜头的概念，通过鱼眼可以在水底对水面180°成像，联想到可以仿生鱼眼的工作环境，制造一款能半球成像的鱼眼镜头。他开发了一种基于鱼如何看待美妙的水下世界的镜头。该镜头在1920年代被用于研究气象学中的云层形成。
Robin Hill是第一位真正意义上创造出鱼眼镜头的人，并且将鱼眼镜头用于商用。直到1960年代，鱼眼镜头才开始量产。
鱼眼镜头在导演约翰·法兰克海默（John Frankenheimer）于1966年拍摄的电影《秒》中开始发挥作用。
哈尔滨工程大学席志红等人在2007年提出一款基于鱼眼镜头的能够实现球面成像的车载摄像机SpherEye，采用两个180°鱼眼镜头成像，通过反射镜将像反射在同一像平面内。席志红等人针对鱼眼镜头摄像标定不适用传统的正常市场模型或者小孔成像模型，提出了基于鱼眼镜头投影模型和畸变模型的球面投影模型的标定方法，通过球面模型的标定方法，基本上解决了边缘视场畸变问题。
2008年韩国湖南大学Gyeong-li Kweon等人研制出一款微型鱼眼镜头。该镜头可以覆盖190°视场范围，工作波段为可见光与近红外波段，且在可见光波的调制传递函数足够适用于百万像素的探测器面阵，在近红外波段也有足够的空间分辨率，镜头畸变小于5%，相对照度超过90%。
2011年中国科学院闫阿奇等人研制了一款航天鱼眼相机，该相机系统焦距为2.1mm，F数为4，视场角为210°，空间工作环境温度为－40℃～60℃。
随着高分辨CCD、CMOS图像传感器的发展，4k高清图像传感器的产生，市场上出现了对微型、超高分辨率鱼眼镜头的需求。商用鱼眼镜头不再满于大视场、低畸变的指标，而是向着微型、高清的趋势发展。2022伯森光电科技有限公司发明一项分辨率高达1200万像素的、完全满足4k应用要求的超高分辨率鱼眼镜头。该镜头视场角为195°，光总长小于22mm，是一款出色的小型、4k商用鱼眼镜头。
RobinHill的前组负弯月形透镜与后组校正透镜组的组合方式是现代鱼眼镜头系统结构的雏形。现代鱼眼镜头虽然在各种需求场景下衍变出各种不同的光学系统结构，但基本构成仍是前组以第一面负弯月型透镜为核心的成像镜组与后组像差校正组。
鱼眼镜头初始结构确定与光学系统设计主要分为两种，一是参考用途、参数近似的现有专利。然后根据系统的具体需求，进行系统的二次设计和优化。另一种是根据系统参数要求，通过主光线传递方程、像差计算来确定鱼眼镜头初始结构。亦或对于红外鱼眼镜头来讲，红外系统均存在无热化（光学系统性能不会受到工作温度环境变化的影响）需求，可以通过求解消热差，来合理分配光焦度不同热色散系数透镜的光焦度，使得透镜之间因温度而产生的离焦相互补偿，从而确定系统的初始结构。
通常由前组成像透镜组和后组修正透镜组组成。为了能在拥有极大视场的同时又不使相面照度降低，成像组透镜第一片透镜通常为曲率极大的负弯月形透镜。
鱼眼镜头分为两类，半画幅鱼眼镜头和全画幅鱼眼镜头。
半画幅鱼眼又称为圆周鱼眼，拍摄时只需用到一部分传感器平面。用该镜头拍摄时，采8mm焦距，180度视角便能拍下半球形空间内的一切。其拍摄出来的图像会形成一个圆形，这是因为像圈直径，或者镜头能够拍摄的范围，大约仅仅相当于传感器短边长度而已，因而图像的四角都成了暗角。这种圆形构图能使物体产生极端变形的效果，而且所有位于边缘的图像同实物相比都缩小了很多。被摄体越接近于画面中心，看起来也就越发膨胀得厉害。
全画幅鱼眼拥有更大的像圈直径，大约等于传感器对角线长度，因此能覆盖完整画幅，并不会出现遮角现象。该镜头对中心图像有特别的强调作用，其构图特征相较于半画幅鱼眼更接近于广角镜头。而且，全画幅鱼眼镜斗拍摄下的图像、线条和平面也有着很强烈的失真效果，尽管可能稍逊色于半画幅鱼眼。因此，这种鱼眼镜头极适合拍摄些较大的物体或景象，或者有意识地用来拍出扭曲的物体，甚至是创作出超现实主义风格的作品。全画幅鱼眼镜斗的焦距约为12mm~16mm，其水平视角约为122~108°。
鱼眼镜头的拍摄范围极大，有最独特的透视摄影效果。它一般有以下两种：一种是所拍摄的影像在35mm胶卷上呈现直径为23mm的圆形；另一种是它所拍摄的影像能够充满整个画幅。
鱼眼镜头最早是用于摄影，创造出大视场同时带有大畸变的艺术照片。此外，鱼眼镜头被广泛应用于需求广角成像的领域，例如监控、球幕成像、航空航天相机等，多用在工业、医学、科学研究等领域。
对于带有8毫米传感器或胶片的相机，典型的圆形鱼眼镜头可能具有10米至35毫米的焦距。另一方面，全画幅镜头的焦距稍长，即通常为15mm至16mm。
与所有其他镜头一样，传感器低于35mm的相机的焦距会有效增加。要确定等效焦距，要将其焦距乘以相机的“裁切系数”。例如，裁切系数为10.1的相机上的5mm鱼眼镜头可能具有15mm的有效焦距。这将创造一个更窄的视野。出于这个原因，许多制造商生产专为具有较小传感器的相机设计的鱼眼镜头。这些相机的焦距甚至更短，有时低至1毫米，就可以创建完整的180°照片。
鱼眼镜头被认为是可以在最宽处捕捉180°的镜头。然而，一些制造商销售的镜头甚至更远，最高可达220°。这些镜头看起来又大又重，价格昂贵，通常用于专业技术工作。如果想捕捉超过180°，可以使用P图等软件拼接多张鱼眼照片，这样可以得到覆盖360°的图像，从而制作出一些抽象构图。
鱼眼镜头会产生明显的桶形畸变，画面中心的被摄体似乎向外凸出，直线弯曲得很厉害。这种图像类型称为“曲线”图像。在普通广角镜头中，可以对此进行校正以生成“直线”图像，其中场景中的透视看起来是正常的，直线是直线的。然而，鱼眼镜头会产生失真。
鱼眼镜头在捕捉极端角度时具有相当大的景深，这意味着照片从前到后看起来都非常清晰。
鱼眼镜头在2018年的电影《最爱》中被广泛使用，增加了角色的情感，这部电影对观众来说是一种超现实的体验，从中无法确定角色的忠诚在哪里，从而突出了安妮女王的怪异。
Fisheye Lens.NFI.2023-10-31