焦距(Focal Length)
简单点来看，数码相机镜头的成像原理等同一片凸透镜，将自景物反射出来的光线聚焦在感光组件(焦平面)上成为一个清晰的画面。不同曲率的凸透镜，能够将光线聚焦在不同距离后的焦平面上，而且曲率愈高的凸透镜，聚焦时所需要的距离也愈短。为统一起建，在物理学原理上，凸透镜的曲率便以透镜将自无限远投射过来的光线聚焦到焦平面时，透镜与焦平面之间的距离来计算，这个距离便称为焦距。焦距愈长，曲率便愈低;焦距愈短，曲率便愈高。
数码相机的镜头等同凸透镜，而且镜头在变焦时更相当于改变凸透镜的曲率，因此变焦镜头的实际焦距多数以一个范围来表示，例如 24-105mm。利用不同焦距的镜头，摄影师可以营造出不同透视感、不同景深的照片。焦距愈长的镜头，拍摄出来的照片带有较大压迫感，景深也愈浅。相反，焦距愈短的镜头，拍摄出来的照片透视感愈强烈，景深也愈深。
焦距变换比率(Focal Length Ratio)
目前大多数单反相机采用APS-C画幅的传感器，由于其影像面积小于菲林的影像面积(即小于35mm)，所以当同一镜头安装于APS-C数码单反后就会因为视角变小而变成更长的焦距镜头，令原来的镜头焦距和视角数值也失去了本身的意义。因此，相机生产商便通过“焦距变换比率”来让用家可以了解镜头的实际视角与等效焦距。
焦距变换比率可以由CCD面积与菲林面积的比例来进行计算。举例说，与35mm菲林的成像面积比较起来，当CCD的成像面积是8.45.6mm时，其边长仅相当于35mm菲林的1/4。因此，50mm焦距的镜头，当安装上去就会变为200mm的长焦镜头。
以下是焦距变换比率的计算公式：
菲林边长/CCD边长=焦距变换比率
镜头原焦距x焦距变换比率=镜头于数码机身上的等效焦距
以变换比率为1.3的佳能EOS 1D MARK IV及一支17-35mm的镜头为例，镜头于机身上的.等效焦距将会变为22.1-45.5mm。
当然，最理想的CCD面积应该与35mm传统相机所产生的影像面积(36mm x 24mm)一致，而这也正是为什么现在全画幅DSLR受到热捧的原因。
最佳光圈值(Optimum Aperture)
指镜头在正确对焦的CCD(或菲林)平面上能产生最清晰影像的光圈值。以大多数优质镜头而言，最佳光圈值是将其最大光圈值缩小一至二级。举例说，当用一支最大光圈值为f/2.8的镜头进行拍摄时，得出的影像质素应以 f/4.0或f/5.6光圈为最佳。
理论上光圈孔径愈大影像质素会愈好，但由于像差会随着孔径的增大而急剧增加，使影像质素变差。另外，光圈太小则会产生衍射现象(在数码摄影中，小光圈更会增加曝光时间，使影像出现噪声现象)令影像像质降低。因此，最佳光圈值便是避免以上两种现像出现的平衡点，亦即最大光圈值低一至两级。
球面像差(Spherical aberration)
用来聚焦的镜片构造最简单的就是球面镜，球面镜的意思即镜片的弯曲率呈圆形，可以理解为一个正圆球体的其中一个部分，因此就称为球面镜。实际上，球面镜不能将所有光线聚焦在同一点，透过镜片边缘进入的光线会偏离焦点形成像差。尤其在大光圈的时候，有较多光线可以通过镜片。最明显就是一些光点会虚化成一团光，这是由于边缘位置进入的光线与中心聚焦的偏差较大所致。
要改善这种问题，可以将光圈收缩。而镜头设计上亦可以利用特别的凹、凸透镜组合修正折射角度。现代镜头则爱用非球面镜来修正这种问题，尤其是对于恒定大光圈的镜头，镜片直径大、球面像差也越明显，所以有些高级镜头可能有多达三片非球面镜。
非球面镜利用镜片边缘曲率与中央部份曲率的差异，将聚焦于前方的光线移后到正确的对焦点，令成像更加锐利。
在评价一款镜头时，我们经常能够听到“像散”、“桶状变形”、“色差”、“眩光”等专有名词，它们到底是什么意思?在决定一支镜头的优劣上又起到了那些决定性的作用?今天，就让我们来逐一分解。
像散(Astigmatism)
在测试镜头时常会看中间及边缘的成像质素，几乎可以肯定，越接近边缘的影像质素约会下降，而这是由于水平面光线和垂直面光线聚焦在不同焦点上所引起。
根据现代物理学原理，光线以波动能量形式传播，而且相对光线的传播方向，光波震动的方向是四方八面的。如果用向量(Vector)方式理解，一束光线可分为水平方向震动和垂直线方向震动两部分。当光线从偏离中轴的斜角度射入，有机会出现水平面光线和垂直面光线聚焦在主轴不同位置的误差。此时两个焦点之间所产生的影像会变得模糊，边缘像渗开一样。
偏离中轴进入镜片的光线可分为水平面光线(橙色)和垂直面光线(绿色)，而它们各自的焦点却在不同位置。
由一张测试图中100%局部裁切，左为图片中心，成像清晰;而右边为图片的角落，出现明显的像散。
为解决问题，有些镜头会干脆将覆盖率加大，如用于APS-C的镜头，可能本来能盖过全幅，但为保持画质而犠牲了边缘画面。所以，APS-C的镜头多不建议用在全幅机上。就算可以，也会有严重的四角失光或边缘像散。
另一种像散则是由于镜头的质量问题，如曲面不均匀，这就有如人眼的散光问题;或镜片组没有对准中轴。不过这都是旧时代的生产技术问题，现在已不多见。