球面透鏡

球面透鏡球面透鏡，球面的形狀對應(yīng)于球體的截面，而球體是旋轉(zhuǎn)對稱的光學(xué)元件，其曲率半徑與幾何中心的距離不變。這意味著光學(xué)有效面積可以通過僅指定一個(gè)參數(shù)，即半徑R來描述。由于該參數(shù)在整個(gè)表面上是恒定的，因此球體在加工制造方面具有較為經(jīng)濟(jì)的成本優(yōu)勢。

在生產(chǎn)成本方面，球面透鏡有明顯的優(yōu)勢。這是由于球面的統(tǒng)一形狀確保了簡單的制造過程和更短的生產(chǎn)時(shí)間。球面透鏡適用于快速生成光學(xué)檢測和均勻測量的方面。如觸覺測量方法（例如輪廓儀或3D坐標(biāo)測量機(jī)），以及光學(xué)測量方法都選擇使用球面透鏡進(jìn)行測量。球面透鏡的應(yīng)用范圍很廣，例如計(jì)量學(xué)、航空航天（安裝在衛(wèi)星內(nèi)部的光譜儀）或醫(yī)療技術(shù)（用于檢查眼前節(jié)的裂隙燈）。

根據(jù)球面透鏡的形狀、散射或聚焦特性用于將入射光折射到所需的程度。在成像系統(tǒng)中，高圖像質(zhì)量伴隨著低成像誤差，通過選擇有效孔徑，還可以減少其球面像差，其原因是阻擋了其它的外圍光強(qiáng)更強(qiáng)的入射光線。

此外，使用多個(gè)球面透鏡也可以提高圖像質(zhì)量，但要考慮光學(xué)系統(tǒng)的空間條件問題。通過組合一個(gè)或多個(gè)聚光和色散透鏡可實(shí)現(xiàn)消色差，通常使用低折射率的正凸透鏡和低折射率的負(fù)凹透鏡并粘合在一起，從而改善球面像差和色差的光學(xué)系統(tǒng)，如消色差鏡用于攝影鏡頭內(nèi)。

非球面透鏡

如果在光學(xué)設(shè)置中考慮其它因素，如高圖像質(zhì)量、數(shù)值孔徑或空間節(jié)省，非球面透鏡是更佳選擇。非球面透鏡是旋轉(zhuǎn)對稱的光學(xué)元件，其曲率半徑從透鏡中心呈放射狀偏離。由于這種特殊的表面幾何形狀，非球面透鏡與球面透鏡的區(qū)別上，非球面透鏡可以顯著提高光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量。它們不同的曲率半徑導(dǎo)致了與球面透鏡的偏差。

通常，只要其透鏡半徑偏離球面形狀，就是非球面透鏡。非球面透鏡是一種更好的聚焦光學(xué)器件。相比之下，球面透鏡的入射光束隨著距光軸距離的增加而偏轉(zhuǎn)得更強(qiáng)烈，并且不會(huì)在一個(gè)公共點(diǎn)相交，也就引起像差導(dǎo)致模糊不清的圖像，所以使用非球面透鏡可提高圖像質(zhì)量。就光學(xué)設(shè)計(jì)而言，非球面透鏡與球面透鏡的區(qū)別上，非球面透鏡具有更高的自由度，這意味著可以創(chuàng)建更復(fù)雜的透鏡表面，以達(dá)到更好的光學(xué)元件表面質(zhì)量。

與傳統(tǒng)透鏡相比，非球面透鏡的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是減少了光學(xué)系統(tǒng)的總長度和重量。