1.2　透镜成像原理

今天的照相机在成像上采用了针孔成像的原理，只是“针孔”从一般的物镜换成了高质量的镜头，而“焦点平面”换成了感光片或者电子传感器，用以记录影像。

既然针孔可以成像，为什么要换成镜头来成像呢？主要有以下几方面原因：

（1）针孔虽然可以成像，但限制了入射光的通量。

（2）照相机镜头可利用光的折射原理，并且利用凸透镜的可聚光效果，来获得摄影感光所需要的光线亮度。

（3）照相机镜头中的凸透镜和凹透镜的合理组合能使得汇聚于焦点平面的影像更为清晰。

透镜是两面为球面或者一面为球面的透明体，通常由高质量的光学玻璃制成，包括凸透镜和凹透镜两大类。

凸透镜的形状为中间圆、边缘薄，起到汇聚光线的作用；凹透镜的形状为中心薄、边缘厚，起到发散光线的作用。

图1-2　凸透镜和凹透镜

我们利用针孔或者单片凸透镜是可以结像的，但是这种结像的质量很差，存在严重的像差。所以，现代相机镜头都采用多片的凸、凹透镜组成，从而利用不同类型的透镜的性能互相抵消、减弱像差，提高结像的质量。我们将这种多片凸、凹透镜的组合称为“透镜片组”。

“透镜片组”与成像质量和成像性能两者有关系。对同样性能的镜头，一般认为透镜片数多些的成像质量好些，例如：两个同样是50mm的定焦镜头，片组多的比片组少的质量要好。但对性能不同的镜头则不然，例如：一个28～70mm的变焦镜头（中间含有50mm焦距）和一个50mm定焦镜头相比，在两者用50mm焦距拍同一物体时，虽然变焦镜头（28～70mm）片组较多，然而我们发现50mm定焦镜头成像质量一般却要高于变焦镜头。这是因为变焦镜头片组较多时，虽然可以减弱更多的像差，但是也造成严重的光源失损，以及透明度大大降低、颗粒增多的缘故。