這個問題很有意思，其實沒接觸相機前我也很好奇這個問題，因為人眼也就一片晶狀體（實際上包含兩片，而且密度可以變化）。主要原因有兩點吧：

一片鏡片只有一個焦距，只能腿動變焦，所以變焦鏡頭肯定不可能只有一個鏡片：

光學上的相差包括很多種，如色散、慧差和畸變：

1、色散

我們日常的可見光不是單色光，而是不同波長單色光構成的複合光：

透過同一枚透鏡時，不同波長的光線折射角度也有差別。平時我們使用的鏡頭都包含多枚鏡片，專門針對對色散進行了抵除消減，因此可能覺得色散並不嚴重，完全可以通過後期PS去除。但如果只有一枚鏡片，色散要更嚴重，再加上各種像差的疊加，後期矯正就比較困難了：

2、慧差

慧差也是很常見的一種鏡頭像差，主要是指畫面中的點光源會出現像彗星一樣的拖尾現象。由於其形狀的不規則性和畫面各位置的差異性，後期修正不太容易，而多片鏡片的組合可以在一定程度上抑制慧差，使點光源得到清晰準確的還原：

3、畸變

畸變可以透過非球面鏡片得到緩解，也是後期比較容易修復的一種像差。但在實際情況中，畸變的發生往往會導致邊緣成像的進一步劣化，這是後期軟體的一個修復難點，單片鏡片的控制難度就更高了：

除了以上原因，多片鏡片的加入還可以改善焦外成像質量，而單片鏡片是難以實現柔滑漂亮的焦外的：

至於對焦，嚴格意義上講一片鏡片也可以實現。因為雖然一片透鏡的焦距是固定的，但是可以透過改變透鏡與感光器的距離來實現不同距離的對焦：

當然，多片鏡片的採用，使得鏡頭對焦時可以驅動不同位置的一片或多片鏡片，對焦也更加靈活方便。

最後感嘆下人眼的強大，用很簡單的結構實現了超強的成像效果，不得不佩服大自然生物的精妙：

光學系統的像差是很多也很複雜的，靠後期演算法是改不過來的。

第一，人眼的晶狀體形狀是可變的，所以它可以靠一個晶狀體就完成變焦和調焦的功能。現有的玻璃都是不可變的，所以想要完成變焦和調焦是不可能只靠一片鏡片的。

第二，光學系統的像差並不是只有前面回答這幾種。光就單色像差而言，就有五種，分別是球差，慧差，畸變，像散和場曲。如果加上色差，還有位置色差和倍率色差。這些像差光靠目前的演算法是解決不了的。

為什麼不能？因為這些像差的表現是不一樣的。比如畸變。畸變的原因是鏡片中心與邊緣厚度不一，光線的折射程度不同造成的。現在確實有演算法可以改善，但無法完全消除。再如場曲。場曲會造成鏡頭所成的像不再是平面，使影象出現中間清晰，邊緣模糊的情況。這種問題靠演算法是解決不了的。銳化演算法也不可能將相差太大的部分變得一樣。還有色差，目前主流的方法是在鏡頭組中加入一片或幾片超低色散的鏡片，如螢石材料或是UD玻璃。色差是因為鏡片對不同波長的光線折射率不同造成的，具體表現為紫邊，綠邊等現象。這個靠演算法是彌補不了的。

除了上述提到的初級像差外，還有高階像差，這個和光線的入射角度有關，就更不要想靠演算法解決了。

第三，現有光學系統可說是人眼的延續，當然不可能只滿足於完成人眼的功能。但想要更多的擴充套件功能，就需要光學系統更加複雜，否則是達不到所需效果的。比如長焦鏡頭可以讓鏡頭看到更遠的目標，光靠單片鏡片是不可能較好地呈現目標的，必須依靠更復雜的鏡頭。並且需要某些鏡片可調，使得焦平面能清晰成像。

除此之外，單片鏡片成像還有現實的一些限制。如體積和重量限制。對於一個鏡頭來說，可以用技術手段將一個長焦鏡頭長度縮短。但單片鏡片卻無此能力，鏡頭長度肯定會超過焦距。其次是成本限制。有些網友以為鏡片多成本肯定會高。這個看法是片面的。能減小色差的人造螢石和UD鏡片，成本都很高，螢石材料成本高，UD加工成本高，在常規系統中都只能使用小體積，小直徑來降低成本，否則把這兩種鏡片做到鏡頭孔徑那麼大，成本上是絕對接受不了的。

所以說，以目前的技術，是不可能使演算法能很好彌補單片鏡片的成像缺陷的。

理論上，理論上，理論上是可以的，重要的事說三遍。

實際上呢？

實際上你做演算法的早期基本資料都不全，不客觀，更別說難度大小了。

數字光學，計算波長，頻率，折射率，這些基礎實驗資料精度很高，極精度極規範的鏡面都細緻不了。那公式太粗放了，修改出來的也就不夠好，光學的放大是很厲害的，絲微之差差之不得。用菲涅爾透鏡會好些嗎？更粗。你用的折射率表都精度不夠，怎麼算？除非有財力物力人力把折射率表的基礎資料都精測一遍，這可比演算法軟體難度大多了。

不是徹底不可能，是做不了那麼細。

人們發現了光的折射現象，進而發明了透鏡，但是光透過透鏡的同時又產生了散射現象，為了消除透鏡的散射現象，人們發明鏡頭組，鏡頭組的作用是消除散射矯正畸變！