为什么镜片总是圆形的？
Answers:
传感器是传统的矩形，基于图像媒体的历史传统形状。
但是，有一项技术/业务决策也将它们驱动为矩形。传感器是矩形的，因为它们是使用半导体制造技术制成的。这些技术要求将多个传感器电路“印刷”到硅晶片上。如今，这些晶圆的直径可以达到300毫米，制造商正朝着450毫米直径发展（请参见此处）。许多传感器可以印在那么大的晶圆上。
传感器被平铺在晶圆上，以有效利用可用空间，并使其易于切割成“芯片”（在这种情况下为单个传感器）。该过程称为切丁。模具最具成本效益的形状是矩形。通常，使用锯或划刀将晶片切割成直线。想象一下，假设管芯（在这种情况下为传感器）是圆形的（浪费材料且昂贵的材料使用）或六角形的（有效使用材料，但切口在整个晶片上不是笔直的）。（有关更多信息，请参见此处。）
B）由优质玻璃制成的镜片通常使用车床进行研磨。（可以在此视频中看到这一点。尤其要注意大约7:00分钟。很抱歉，它是日语的，但是该视频非常吸引人和令人着迷。）这些机器是因为在镜头旋转时没有边缘可以抓住工具。这也与他们试图在成品镜片中实现的光学对称性相一致。
非圆形的透镜通常会从圆形的透镜上切下来，这增加了透镜组件的生产成本。镜头不必是圆形的。为了天堂，大多数眼镜都不是圆形的！制作眼镜时，必须注意，镜片制造商并未为每种形状的镜架备有镜片。他正在切割或打磨圆形镜以适应镜架。
镜片制造商拥有圆形镜片后，是什么促使他将其切成不同的形状？正如许多人在各种论坛上所指出的那样，镜头的形状并不能决定图像的形状或质量（除了边缘造成的衍射（可以缓解）和某些二阶像差效果外），在大多数情况下，镜头上的每个点都可以从物体上的每个点收集光线，并将每个点聚焦在像面上。我已经指出改变镜头的形状会增加成本。（实际上）更改形状实际上没有任何实际原因。
产生圆形透镜的原因很多：
从制造商的角度来看，当您组合不同的镜头以实现独特功能（例如微距，远摄等）时，制造球面镜头变得更加容易和便宜，并且易于校准。
对于一般用户来说，我们大多数人肯定会同意说，旋转圆形透镜比矩形透镜更方便。在相机镜头（尤其是变焦镜头）内部，某些元件必须在对焦或变焦时通过旋转（更便宜的镜头）进行调整。如果您还试图同时控制像差和衍射尖峰的方向，则旋转非圆形透镜将非常棘手。
尝试使某物弯曲成曲线比使某物弯曲成圆形要难。
对于广角镜头，它具有球形形状，可以提供更好和更宽的视角。
为了聚焦具有不同距离的光，它需要一个圆形透镜，因为所有光点都必须聚焦在相同的常规区域上。
为了产生达到最大分辨率（清晰度）的图像，镜头表面必须精确到非常高的精度才能使镜头提供完整的分辨率-一小部分光波长。仅保证磨削和抛光过程能够生产出所需精度的圆形镜片；对于其他形状，要达到这种精度是非常困难的，尽管并非不可能。
镜头最理想的特性是它能够形成清晰的图像而没有伪影的能力，以及特别是在昏暗照明条件下的聚光能力。圆透镜使这两个特性最大化。只有完全不了解光学理论的人才会尝试设计任何其他形状。
另一个原因：集光能力在很大程度上取决于面积，而某些光学质量会随着最大尺寸的下降而下降（或者校正到同一水平会更昂贵）。圆圈最小化特定区域的最大尺寸。
尽管如此，最重要的原因还是制造方面的问题。幸运的是，出于其他原因，圆形透镜是您想要的。
有趣的一点是，光圈的形状（因此是镜头）会影响散焦光源（通常称为“散景”）的外观形状。您可以看到这些来自自定义的散景图像（http://www.wikihow.com/Make-a-Custom-Bokeh）。
好吧，镜片的形状并不总是 “圆”的。但是，这与摄影无关。这里有些例子：
圆柱透镜对于一维相机和光束像散校正以及光束整形的某些应用非常有用。
菲涅耳透镜可以有多种形状，并用于扭曲扭曲地聚焦光线。参见例如：https : //commons.wikimedia.org/wiki/File : Magnifying-fresnel-lens.jpg
还有其他几种深奥的类型的透镜（小透镜阵列，kinoform透镜等。）但是要记住的重要一点是，透镜是用来弯曲光线的，有很多方法可以使用“衍射”光学器件或传统玻璃材质。设计的原因通常是功能和生产成本。
假设您使用的是矩形透镜，而不是圆柱透镜。首先，镜片的形状不会不管在所有除非您将光圈一直打开；在任何较慢的设置下，膜片的近似圆形形状都是决定因素。假设您确实将光圈一直打开，则主要效果如下。您将具有一定的景深。如果物点A处于正确的距离以产生点状图像，则无论镜头的矩形形状如何，该点仍然是点。但是，如果目标点B处于其他距离，则该点的图像会变得模糊。之所以会出现模糊，是因为有一束光线，并且该束与胶片或芯片相交的位置具有一定的大小。由于透镜是矩形的，因此该束是金字塔形的，模糊将是矩形的模糊，而不是通常的圆形模糊。例如，假设您正在拍摄某人的照片，的脸，满天星斗的天空在背景中。你集中在脸上。星星将显示为小的模糊矩形。
在很高的放大倍率下（也许使用长镜头，实际上是小型望远镜），您可能还会看到衍射图样。以星空背景下的人脸为例，假设我们将焦点更改为无穷大，使人脸失去焦点。波动光学现在可以预测（在没有像差的情况下），如果使用圆形光圈，但使用矩形光圈，则恒星的衍射图样将是由环（一阶条纹）围绕的中心（0阶）条纹会给出不同的图案（更像是条纹的矩形网格）。在实践中，我认为相机不会一直限制光圈直至完全打开的衍射极限。衍射随着光圈变宽而减小，而光线像差则增加，
镜头不必是圆形的。看一下眼镜框出现的各种形状。
但是，所有这些镜片都是从具有球形表面的普通镜片切下的截面（暂时忽略了校正了散光的镜片）。
基本上有答案。任何形式的不对称都会使您的相机散光：无法同时垂直和水平对准一个点。
镜头必须沿任何旋转轴提供一致的聚焦。如果水平方向相距一厘米的两条平行光束撞击镜头，它们的聚焦距离必须与垂直方向相距一厘米的两条平行光束聚焦。
除了创建真正奇怪的Bokkeh外，矩形透镜还将使透镜的渐晕恶化，并在图像区域上产生不对称分辨率，以及其他负面的光学像差效果。撞击传感器上任何特定点的光来自一大片玻璃-撞击传感器一角的光在到达传感器的途中并没有专门穿过透镜元件的相应角区域（除非您始终选择如此小的光圈，否则衍射本身会大大降低图像质量）。镜头制造商竭尽全力确保所有目的都是对称的，以达到目的图像质量，甚至包括光圈。低质量的镜头可能有一些光圈叶片，这些光圈叶片的边缘平坦，从而形成非常成角度的五边形或六边形虹膜... 即使在图像中心，这也可能对镜头的MTF图（衡量镜头分辨能力）产生负面影响。转向质量更好的镜头，您会发现光圈开口更加对称。...佳能和尼康推出的高端数千美元镜头上的光圈非常圆，这就是光圈。到玻璃上，您将进一步降低图像质量。摄影术中真正的高端（5位数字）镜头是圆形的。镜头元素。这是为了确保整个图像区域从中心到角落的图像质量。无论传感器是方形，矩形，圆形还是星形或新月形，透镜（至少是一个非常好的透镜）都将继续对称（又称圆形）。是，
如果不对量子电动力学作完整的解释，这很难解释，但是到达传感器的所有光，至少在某种意义上，即使我们只是在谈论单个光子，也至少在某种意义上是“穿过” 整个透镜。光子不仅会走一条路（除非您犯了试图弄清楚走哪条路的错误），它也会走所有可能的路。很奇怪，但事实如此。
这意味着从圆形透镜上取下玻璃以形成一个较小的矩形并不意味着要取下未使用的“多余”玻璃，而是要取下用于成像（和聚光）的玻璃。同样，出于纯粹的美观原因，添加额外的玻璃以使透镜为矩形不仅会带来大量额外费用，“额外”的玻璃现在也将有助于成像概率分布，因此需要尽可能精确制作并与延伸的圆形透镜一样得到校正。正如我在这里所解释的，镜头越大（速度越快），需要进行的校正越多，要求的精度就越高，并且价格会上涨得越多。
但是，除此之外，散景（散焦区域的性质，尤其是高光）看起来确实非常糟糕。
这是关于有争议的想法，即图像前端的所有部分都会为每个像素收集光线。
漫反射面将光线发送到各个方向，在撞击镜头的小弧内几乎有无限的光线。这些无穷远的光线必须从点光源引导到单个像素。这很难做到，这就是为什么很难找到锐利的镜头的原因。这是另一个故事。
我张开了3张图像，然后用切纸矩形覆盖了未使用的部分，再拍摄了3张，发现当我覆盖未使用的部分时，中心部分要暗15％。顶部的图像是未覆盖的图像，下面的是被覆盖的图像，如您所见，在框架中没有看到覆盖物，它只会使图像变暗15％：
这可以用最简单的几何光学模型来解释。在物体上发生漫反射，该漫反射可以描述为在各个方向上具有不同亮度的几条光线。较大的镜头直径（而不是较小的矩形形状）可能会导致图像更亮。
问：“为什么图像传感器没有，但镜头为什么是圆形的？为什么它们不能是正方形的或与图像传感器形状匹配的东西？”。
答：镜头和其他圆形物体是圆形的，因为旋转它们更容易（是的，我知道Mythbusters的“方轮录像”）。与方形透镜（如变形镜）相比，圆形透镜更容易精确研磨。它不必担心（创建或对齐）一维问题，对于完全方形的镜头，它的像圈更大。
廉价的镜片可以通过注塑成型以足够的精度批量生产，从而成为廉价的镜片，因此镜片很容易从长到圆形为任何形状。
昂贵的玻璃就是这样，很贵。一些用于捕获可见光谱之外的光的相机的镜头是由奇特的材料而非玻璃制成的，并且很难使用。减少工作而不损失质量可以节省金钱。
如今，大多数传感器都是矩形的（16：9），因为人类的视觉是左右并排（扫描地平线）而不是上下（过去几乎看不见，并且在您下方从来就不远）工作我们的大脑就这样发展了）-之所以选择16：9尺寸是标准尺寸，是因为它提供了首选的“宽屏格式”（我知道有些很棒的胶片比16：9宽，并且通常使用变形镜头）。
除了圆形透镜的简便性和成本方面的考虑之外，我们还提供方形传感器。传感器的边缘平坦，不圆，因为更容易将其切成直角（并且传感器的镜片不像镜片那样抛光）。
传感器是方形的，因为它可以从制造它们的圆形晶圆中获得最大的收益。晶圆是圆形的，因为它们是从晶锭上切下来的。锭是管状的，因为它们就是这样生长的。
因此，为了使一切成本最少，镜头是圆形的，传感器是正方形的（就像太空中使用的单个巨大传感器一样，每个晶圆一个传感器，每个像素都映射有坏点；就像早期的LCD屏幕一样）。
但是假设您想将可爱的超高分辨率，大像素的传感器切成小块，切矩形传感器（16：9）并不困难（因为人们不想为传感器支付超过10万美元的费用）除非他们是政府）。
因此，他们将大多数传感器切成16：9的形状，而将其切成较小的数字，切成4：3的形状（因为那些相机的镜头价格昂贵），而16：9格式的人则很少晕影（有时很多），浪费了低成本玻璃的一部分，以便获得美观的成形图像（只有正方形或书呆子才需要在可见光谱之外工作的传感器，或者产生正方形图像或数据点矩阵）。
16：9格式只是对35毫米胶片的3：2宽高比的扩大，现代摄影就是以此为基础发展而来的，其他格式来来去去或从未获得普及，即使它们“更好”（但在某些情况下成本过高）最大的格式）。
基本上：沿袭，成本，质量。有时常识也起作用。
另请参阅：https : //en.wikipedia.org/wiki/Image_sensor_format#Sensor_format_and_lens_size