透镜是用透明物质制成的表面为球面一部分的光学元件，其主要作用是让光能够透过，镜头是由几片透镜组成的，有塑胶透镜（plastic）和玻璃透镜（glass）两种。透镜通过其凹凸性进行分类可以大致分为凸透镜、凹透镜。通过在光路中加入凹透镜和凸透镜能够对光路起到调节作用但是引入凹凸透镜对于成像系统会带来不同程度的像差影响。

凸透镜

凸透镜指的是中间厚边缘薄的透镜。由于其焦距为正因此又被称为正透镜。根据其两侧的凹凸性，凸透镜可以分为双凸、平凸、凹凸透镜三种。物距大于焦距时，正透镜在透镜后成实像， 当物距大于两倍焦距成倒立缩小的像，利用这点能够实现照相机和摄像机在小面积的CCD上成大面积像的需求，需要查看时将倒立缩小的像重新编码即可；当物距等于两倍焦距时成倒立等大的像；当物距小于两倍焦距但大于一倍焦距成倒立放大的像，利用这点能够实现投影仪等设备的大面积成像的需要（先将需要成的像进行缩小和倒立，这样成像后便是正立放大的）。物距小于焦距时成正立放大的虚像，应用有放大镜、远视眼镜等。

凹透镜

   凹透镜指的是中间薄边缘厚的透镜。由于其焦距为负因此又被称为负透镜。根据其两侧的凹凸性，凹透镜可以分为双凹、平凹、凹凸透镜三种。凹透镜在物体为实物时能够在同侧成正立缩小的虚像。当物体为虚物时有：1.物距小于焦距时成正立、放大的实像，物像同侧；2.物距等于焦距时，在无穷远处成像；3.物距在一倍焦距到两倍焦距之间时成倒立放大的虚像，物像异侧；4.物距等于两倍焦距时成倒立等大的虚像，物像异侧；5.物距大于两倍焦距时成倒立缩小的虚像，物像异侧。凹透镜的主要应用有近视眼镜。

像差

     在光学系统中引入透镜会带来各类像差的影响，其主要包含有：球差、彗差、场曲、像散、畸变、色差以及波像差。

球差指的是轴上物点以宽光束成像经光学系统以后，与光轴夹不同角度的光线交光轴于不同位置，因此，在像面上形成一个圆形弥散斑。对于透镜而言，正透镜会产生负球差而负透镜则会产生正球差。对于单个折射球面有三个物点能够不产生球差被称为齐明点，分别是：1.球面球心2.球面顶点3.物点位于处。校正球差的方法一般有三种分别是：1.将物点置于单个球面的齐明点2.齐明透镜3.正负透镜组合。需要注意的是消除球差一般仅能够使得一个孔径球差为零而不能够使得所有孔径球差都为零，校正球差一般来说都是对边缘孔径进行。

彗差指的是由位于主轴外的某一轴外物点，向光学系统发出的单色圆锥形光束，经该光学系统折射后，在理想平面处不能结成清晰点，而是结成拖着明亮尾巴的彗星形光斑。彗差主要分为子午彗差和弧矢彗差。子午彗差指对子午光线度量的彗差。弧矢彗差指对弧矢光线度量的彗差。

场曲是指在一个平坦的影像平面上，影像的清晰度从中央向外发生变化，聚焦形成弧型，这是由于对于镜头而言平面影像的两边到镜头的距离比中央到镜头的距离远所造成的。

像散是指由于发光物点不在光学系统的光轴上，它所发出的光束与光轴有一倾斜角。该光束经透镜折射后，其子午细光束与弧矢细光束的会聚点不在一个点上。即光束不能聚焦于一点，成像不清晰。

畸变是由于垂轴放大率在整个视场范围内不能保持常数而引起的。如果光学系统在光阑两边的光学结构互相对称,且整个系统的垂轴放大率β=-1时,互相对称的光学表面对垂轴像差（彗差、畸变等）有数值相等而符号相反的贡献，使得整个光学系统的垂轴像差为零。因此对畸变要求严格的光学系统往往采取对称或近似对称的结构形式。

色像差（色差）是指用白光进行成像时，除了每种单色光仍会产生五种单色像差外，还会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传播光路，从而呈现出因不同色光的光路差别而引起的像差。色像差因性质不同而分为位置色差和倍率色差两种。位置色差是描述两种色光对轴上物点成像位置差异的色差。倍率色差是一种因不同色光成像的高度（也即倍率）不同而造成的像大小差异的色差。它是以两种色光（此即F光和C光）的主光线在高斯像面上的交点高度之差来度量。消除色差的影响可使用消色差透镜，其主要是由两种光学性质不同的凹、凸透镜胶合而成，主要消除C光和F光之间的色差。经过改进发展后现有多层胶合的消色差透镜。

波像差是指物点经理想光学系统后成点像，与它相应的球面波经理想光学系统后,仍为球面波。但由于实际光学系统有像差，通过它的球面波要变形，变了形的实际波面与理想球面波有差别，这两个波面之间的光程差称波像差。