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透鏡是用透明物質(zhì)制成的表面為球面一部分的光學(xué)元件，其主要作用是讓光能夠透過(guò)，鏡頭是由幾片透鏡組成的，有塑膠透鏡（plastic）和玻璃透鏡（glass）兩種。透鏡通過(guò)其凹凸性進(jìn)行分類可以大致分為凸透鏡、凹透鏡。通過(guò)在光路中加入凹透鏡和凸透鏡能夠?qū)饴菲鸬秸{(diào)節(jié)作用但是引入凹凸透鏡對(duì)于成像系統(tǒng)會(huì)帶來(lái)不同程度的像差影響。

凸透鏡

凸透鏡指的是中間厚邊緣薄的透鏡。由于其焦距為正因此又被稱為正透鏡。根據(jù)其兩側(cè)的凹凸性，凸透鏡可以分為雙凸、平凸、凹凸透鏡三種。物距大于焦距時(shí)，正透鏡在透鏡后成實(shí)像， 當(dāng)物距大于兩倍焦距成倒立縮小的像，利用這點(diǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)照相機(jī)和攝像機(jī)在小面積的CCD上成大面積像的需求，需要查看時(shí)將倒立縮小的像重新編碼即可；當(dāng)物距等于兩倍焦距時(shí)成倒立等大的像；當(dāng)物距小于兩倍焦距但大于一倍焦距成倒立放大的像，利用這點(diǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)投影儀等設(shè)備的大面積成像的需要（先將需要成的像進(jìn)行縮小和倒立，這樣成像后便是正立放大的）。物距小于焦距時(shí)成正立放大的虛像，應(yīng)用有放大鏡、遠(yuǎn)視眼鏡等。

凹透鏡

   凹透鏡指的是中間薄邊緣厚的透鏡。由于其焦距為負(fù)因此又被稱為負(fù)透鏡。根據(jù)其兩側(cè)的凹凸性，凹透鏡可以分為雙凹、平凹、凹凸透鏡三種。凹透鏡在物體為實(shí)物時(shí)能夠在同側(cè)成正立縮小的虛像。當(dāng)物體為虛物時(shí)有：1.物距小于焦距時(shí)成正立、放大的實(shí)像，物像同側(cè)；2.物距等于焦距時(shí)，在無(wú)窮遠(yuǎn)處成像；3.物距在一倍焦距到兩倍焦距之間時(shí)成倒立放大的虛像，物像異側(cè)；4.物距等于兩倍焦距時(shí)成倒立等大的虛像，物像異側(cè)；5.物距大于兩倍焦距時(shí)成倒立縮小的虛像，物像異側(cè)。凹透鏡的主要應(yīng)用有近視眼鏡。

像差

     在光學(xué)系統(tǒng)中引入透鏡會(huì)帶來(lái)各類像差的影響，其主要包含有：球差、彗差、場(chǎng)曲、像散、畸變、色差以及波像差。

球差指的是軸上物點(diǎn)以寬光束成像經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)以后，與光軸夾不同角度的光線交光軸于不同位置，因此，在像面上形成一個(gè)圓形彌散斑。對(duì)于透鏡而言，正透鏡會(huì)產(chǎn)生負(fù)球差而負(fù)透鏡則會(huì)產(chǎn)生正球差。對(duì)于單個(gè)折射球面有三個(gè)物點(diǎn)能夠不產(chǎn)生球差被稱為齊明點(diǎn)，分別是：1.球面球心2.球面頂點(diǎn)3.物點(diǎn)位于處。校正球差的方法一般有三種分別是：1.將物點(diǎn)置于單個(gè)球面的齊明點(diǎn)2.齊明透鏡3.正負(fù)透鏡組合。需要注意的是消除球差一般僅能夠使得一個(gè)孔徑球差為零而不能夠使得所有孔徑球差都為零，校正球差一般來(lái)說(shuō)都是對(duì)邊緣孔徑進(jìn)行。

彗差指的是由位于主軸外的某一軸外物點(diǎn)，向光學(xué)系統(tǒng)發(fā)出的單色圓錐形光束，經(jīng)該光學(xué)系統(tǒng)折射后，在理想平面處不能結(jié)成清晰點(diǎn)，而是結(jié)成拖著明亮尾巴的彗星形光斑。彗差主要分為子午彗差和弧矢彗差。子午彗差指對(duì)子午光線度量的彗差?；∈稿绮钪笇?duì)弧矢光線度量的彗差。

場(chǎng)曲是指在一個(gè)平坦的影像平面上，影像的清晰度從中央向外發(fā)生變化，聚焦形成弧型，這是由于對(duì)于鏡頭而言平面影像的兩邊到鏡頭的距離比中央到鏡頭的距離遠(yuǎn)所造成的。

像散是指由于發(fā)光物點(diǎn)不在光學(xué)系統(tǒng)的光軸上，它所發(fā)出的光束與光軸有一傾斜角。該光束經(jīng)透鏡折射后，其子午細(xì)光束與弧矢細(xì)光束的會(huì)聚點(diǎn)不在一個(gè)點(diǎn)上。即光束不能聚焦于一點(diǎn)，成像不清晰。

畸變是由于垂軸放大率在整個(gè)視場(chǎng)范圍內(nèi)不能保持常數(shù)而引起的。如果光學(xué)系統(tǒng)在光闌兩邊的光學(xué)結(jié)構(gòu)互相對(duì)稱,且整個(gè)系統(tǒng)的垂軸放大率β=-1時(shí),互相對(duì)稱的光學(xué)表面對(duì)垂軸像差（彗差、畸變等）有數(shù)值相等而符號(hào)相反的貢獻(xiàn)，使得整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的垂軸像差為零。因此對(duì)畸變要求嚴(yán)格的光學(xué)系統(tǒng)往往采取對(duì)稱或近似對(duì)稱的結(jié)構(gòu)形式。

色像差（色差）是指用白光進(jìn)行成像時(shí)，除了每種單色光仍會(huì)產(chǎn)生五種單色像差外，還會(huì)因不同色光有不同折射率造成的色散，而使不同的色光有不同的傳播光路，從而呈現(xiàn)出因不同色光的光路差別而引起的像差。色像差因性質(zhì)不同而分為位置色差和倍率色差兩種。位置色差是描述兩種色光對(duì)軸上物點(diǎn)成像位置差異的色差。倍率色差是一種因不同色光成像的高度（也即倍率）不同而造成的像大小差異的色差。它是以兩種色光（此即F光和C光）的主光線在高斯像面上的交點(diǎn)高度之差來(lái)度量。消除色差的影響可使用消色差透鏡，其主要是由兩種光學(xué)性質(zhì)不同的凹、凸透鏡膠合而成，主要消除C光和F光之間的色差。經(jīng)過(guò)改進(jìn)發(fā)展后現(xiàn)有多層膠合的消色差透鏡。

波像差是指物點(diǎn)經(jīng)理想光學(xué)系統(tǒng)后成點(diǎn)像，與它相應(yīng)的球面波經(jīng)理想光學(xué)系統(tǒng)后,仍為球面波。但由于實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)有像差，通過(guò)它的球面波要變形，變了形的實(shí)際波面與理想球面波有差別，這兩個(gè)波面之間的光程差稱波像差。