相机镜头是如何制造的？

你是否曾好奇智能手机或单反相机中的镜头是如何制造出来的？

本文将概述相机镜头的设计、制造与组装流程，并介绍镜头生产技术的最新进展。

一、什么是相机镜头？

相机镜头由多个形状各异的玻璃镜片组成，并封装在一个圆柱形镜筒内。其主要功能是收集光线并将其引导至相机的图像传感器或胶片上，从而生成清晰对焦的图像。

镜头通过可调节光圈控制光线强度，该光圈由多个重叠叶片组成的遮光片构成。曝光量由光圈f值控制。

焦距决定视角范围：较短焦距可呈现更宽广的场景，较长焦距则能捕捉更狭窄的放大画面。光圈大小同时影响景深（DoF）：大光圈产生浅景深效果，而小光圈则能提升更大范围内的画面锐度。

这些光学特性共同作用，最终决定成像的清晰度、构图层次感和空间纵深感。

二、相机镜头是如何设计的？

镜头设计需要精确计算表面曲率、镜片厚度、空气间隙以及材料特性，其核心目标是确保物体各点发出的光线无畸变地汇聚至成像点。这一过程涉及对球面像差、彗差、像散、色差等光学像差的精密校正。

设计师基于几何光学原理，将光线视为在均匀介质中沿直线传播的射线，并根据斯涅尔定律计算其在材料界面的折射。这种简化模型使光线可用射线追踪法模拟。为高效聚焦光线，镜片通常设计为曲面以增大入射角，使光线汇聚至共同焦点。然而，短焦距需更陡峭的曲率，这会增加制造难度并加剧像差。

1.像差校正策略

常见的解决方案包括调整镜片形状，或采用复合镜组（如双合透镜、三合透镜、对称式系统）替代单一镜片。此类结构可平衡各镜片的光焦度，有效抑制畸变、像散、场曲等像差。

2.材料选择

玻璃凭借高折射率、低色散、耐环境侵蚀及抗刮擦特性，仍是镜头的核心材料。历史上，光学玻璃分为冕牌玻璃（Crown）与火石玻璃（Flint）。