光學(xué)領(lǐng)域當(dāng)中球面鏡片與非球面鏡片其實(shí)并不是科學(xué)的概念，也沒有標(biāo)準(zhǔn)的定義，而在一些比較專業(yè)的光學(xué)教材中，經(jīng)常提到的透鏡，通常是指兩個(gè)表面為球面一部分的薄透鏡，或者一個(gè)表面是球面，另一個(gè)表面是平面的薄透鏡。

本文中提到的“非球面鏡片”就是指透鏡的內(nèi)表面和外表面都不是球面的一部分，通常這種透鏡的表面都是十分復(fù)雜的曲面，有較高的設(shè)計(jì)和加工難度。

讀書時(shí)我們都學(xué)過透鏡（指球面透鏡）的成像規(guī)律。當(dāng)平行光穿過凸透鏡時(shí)，光線會(huì)恰好會(huì)聚到凹透鏡后的焦點(diǎn)上。當(dāng)平行光穿過凹透鏡，使光線會(huì)發(fā)散，且發(fā)散后各光線的反向延長線會(huì)恰好匯聚到凹透鏡前的焦點(diǎn)上。

像差是指受非近軸光的影響，透鏡組成的光學(xué)系統(tǒng)無法完美成像的現(xiàn)象，具體包括球差、彗差、色差、像場不平等。其中，球差與彗差是影響眼鏡性能的主要因素。

當(dāng)近軸光平行光入射后，會(huì)完美地交于一點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)稱為該透鏡的焦點(diǎn)。然而，當(dāng)距離光軸比較遠(yuǎn)的非近軸光入射時(shí)，它們分別相交在了焦點(diǎn)的前后，無法會(huì)聚在同一個(gè)點(diǎn)上。

這就意味著當(dāng)我們用球面透鏡成像或矯正視力時(shí)，無法最終獲得一個(gè)清晰的圖像，無論怎么調(diào)整，圖像都會(huì)存在或多或少的模糊，這便是球差。彗差與球差類似，同樣是平行光入射球面透鏡后無法完美會(huì)聚在一點(diǎn)的現(xiàn)象，不過這里的平行光指的是不與光軸平行的平行光，也就是斜著入射的平行光。

對于球面透鏡而言，從不同位置射入透鏡的平行光最終會(huì)聚到了不同的位置，離光軸較近的光線基本上可以會(huì)聚在一塊較小的區(qū)域，幾乎可以看作一個(gè)點(diǎn)，離光軸較遠(yuǎn)的光線則會(huì)聚在別處。

最后，穿過透鏡的光線會(huì)在光屏上形成一個(gè)帶有尖狀突起的光斑，類似彗星的形狀，“彗差”也因此而得名。

相機(jī)內(nèi)的光學(xué)系統(tǒng)也是由一系列透鏡組成，如果相機(jī)中選用的是球面鏡，光路設(shè)計(jì)也存在缺陷的話，相機(jī)在拍攝時(shí)就會(huì)產(chǎn)生彗差現(xiàn)象。

好消息是，人們并不是拿這些像差沒有辦法，通過巧妙設(shè)計(jì)透鏡前后兩個(gè)表面的形狀，就可以很好地調(diào)控光路，使大部分非近軸光線也能滿足透鏡的成像規(guī)律。

另外，采用光學(xué)性能更好的材料也有助于減小像差。

非球面鏡可以減小球差

當(dāng)下，隨著技術(shù)的成熟與市場的開拓，非球面鏡片的成本已經(jīng)降到很低，并且大有取代球面鏡片之勢，日常生活中幾乎見不到有人佩戴球面眼鏡了。

不過，像差包含了許多不同的種類，而且減小不同像差的難度也不同，非球面鏡也僅僅是在球差、彗差、畸變等低階像差上有顯著的削弱效果。然而，對于眼鏡來說，這種修正已經(jīng)綽綽有余了。

對于相機(jī)、顯微鏡、大型望遠(yuǎn)鏡等專業(yè)的光學(xué)設(shè)備，僅僅使用非球面透鏡可能依然無法滿足需求，這是就需要一套精細(xì)的光學(xué)系統(tǒng)來修正像差。

光學(xué)系統(tǒng)其實(shí)就是一系列不同種類透鏡的組合，通過增加透鏡數(shù)量可以逐級地對非近軸光進(jìn)行處理。