原理:对于离镜头远近不同的物体，通过镜头后要在固定的位置清晰成像就需要进行对焦（调焦）。直观来说当镜头调好焦距后，被摄体就会特别清晰。
传统相机绝大部分镜头的对焦方式都是改变菲林面与镜片之间的距离，在取景时若人为用手来调整此距离就被称为手动对焦方式。数码相机镜头在光学原理上与传统相机没有任何不同，只不过在焦平面处将菲林换成了CCD而已。
聚焦电场的原理就是依据光电子发射、二次电子发射和电子光学的原理。
光阴极在光子作用下发射电子，这些电子被外电场(或磁场)加速，聚焦于第一次极。这些冲击次极的电子能使次极释放更多的电子，它们再被聚焦在第二次极。这样，一般经十次以上倍增,放大倍数可达到108～1010。最后,在高电位的阳极收集到放大了的光电流。输出电流和入射光子数成正比。整个过程时间约 10-8秒。
磁聚焦的原理：
如果一个带电粒子进入匀强磁场时，其速度V的方向与磁感强度 的方向成任意角度θ，则可将V分解成平行于B和垂直于B的两个分量V∥和V⊥。因磁场的作用，垂直于B的速度分量V⊥虽不改变大小，却不断改变方向。在垂直于B的平面内作匀速圆周运动。平行于B的速度分量V∥不变，其运动是沿B方向的匀速直线运动。这两种运动的合成，为螺旋线运动。此带电粒子作螺旋运动时，螺旋线的半径(即电子在磁场中作圆运动的回旋半径)为
R=mv⊥/(qB)=mvsinθ/(qB) （9-14a）
粒子每转一周前进的距离称为螺距，用符号表示，则
h=v∥*T=2πmvcosθ/(qB) （9-14b）
上式中的T是粒子转过一周所需的时间，称为回转周期。
在匀强磁场中某点A处有一束带电粒子，当带电粒子的速度v与B的夹角很小、各粒子速率v大致相同时，这些粒子具有相同的螺距。经一个回转周期后，他们各自经过不同的螺距轨道重新会聚到A'点。发散粒子依靠磁场作用会聚于一点的现象称为磁聚焦。它与光束经光学透镜聚焦相类似。实际应用中，更多利用它产生的非匀强磁场聚焦。短线圈的作用类似光学中的透镜，称为磁透镜。也可用于电子显微镜中。
磁聚焦的原理： 如果一个带电粒子进入匀强磁场时，其速度V的方向与磁感强度 的方向成任意角度θ，则可将V分解成平行于B和垂直于B的两个分量V∥和V⊥。因磁场的作用，垂直于B的速度分量V⊥虽不改变大小，却不断改变方向。在垂直于B的平面内作匀速圆周运动。平行于B的速度分量V∥不变，其运动是沿B方向的匀速直线运动。这两种运动的合成，为螺旋线运动。此带电粒子作螺旋运动时，螺旋线的半径(即电子在磁场中作圆运动的回旋半径)为 R=mv⊥/(qB)=mvsinθ/(qB) （9-14a） 粒子每转一周前进的距离称为螺距，用符号表示，则 h=v∥*T=2πmvcosθ/(qB) （9-14b） 上式中的T是粒子转过一周所需的时间，称为回转周期。 在匀强磁场中某点A处有一束带电粒子，当带电粒子的速度v与B的夹角很小、各粒子速率v大致相同时，这些粒子具有相同的螺距。经一个回转周期后，他们各自经过不同的螺距轨道重新会聚到A'点。发散粒子依靠磁场作用会聚于一点的现象称为磁聚焦。它与光束经光学透镜聚焦相类似。实际应用中，更多利用它产生的非匀强磁场聚焦。短线圈的作用类似光学中的透镜，称为磁透镜。也可用于电子显微镜中。
磁聚焦的原理： 如果一个带电粒子进入匀强磁场时，其速度V的方向与磁感强度 的方向成任意角度θ，则可将V分解成平行于B和垂直于B的两个分量V∥和V⊥。因磁场的作用，垂直于B的速度分量V⊥虽不改变大小，却不断改变方向。在垂直于B的平面内作匀速圆周运动。平行于B的速度分量V∥不变，其运动是沿B方向的匀速直线运动。这两种运动的合成，为螺旋线运动。此带电粒子作螺旋运动时，螺旋线的半径(即电子在磁场中作圆运动的回旋半径)为 R=mv⊥/(qB)=mvsinθ/(qB) （9-14a） 粒子每转一周前进的距离称为螺距，用符号表示，则 h=v∥*T=2πmvcosθ/(qB) （9-14b） 上式中的T是粒子转过一周所需的时间，称为回转周期。 在匀强磁场中某点A处有一束带电粒子，当带电粒子的速度v与B的夹角很小、各粒子速率v大致相同时，这些粒子具有相同的螺距。经一个回转周期后，他们各自经过不同的螺距轨道重新会聚到A'点。发散粒子依靠磁场作用会聚于一点的现象称为磁聚焦。它与光束经光学透镜聚焦相类似。实际应用中，更多利用它产生的非匀强磁场聚焦。短线圈的作用类似光学中的透镜，
原理：利用高频电流离开电极进入导电组织时，电流正负极变化的频率在3kHz~300MHz范围内产生的高频震荡，使电极周围的组织中的离子也产生相同频率的震荡。
自聚焦(self-focusing)是指某些材料受强光照射时，材料折射率发生与光强相关的变化。
当照射光束强度在横截面的分布是高斯形时(即钟形)，而且强度足够产生非线性效应的情况下，此时材料(如CS2)折射率的横向分布也是钟形的，因而材料好像会聚透镜一样能会聚光束。
1. 一束白光穿过小孔S，照射在色散镜头组L上。色散镜头组把白光分解成不同波长的单色光，每一个波长对应一个固定的距离值。
2. 当对象出现在测量区域的时候，一个特定波长的单色光正好照射在其表面，并且反射进光学系统。
3. 此反射光通过一个小孔S,,（只有完美聚焦在被测体表面的光才可以穿过这个小孔），由波长识别系统(光谱仪)识别其波长，从而得到其所代表的精确距离值。
4.由光源射出一束宽光谱的复色光（呈白色），通过色散镜头发生光谱色散，形成不同波长的单色光。每一个波长的焦点都对应一个距离值。测量光射到物体表面被反射回来，只有满足共焦条件的单色光，可以通过小孔被光谱仪感测到。通过计算被感测到的焦点的波长，换算获得距离值.
白色光通过一个半透镜面到达凸透镜。上述特殊色差就在这里产生。光线照射到被测物体后发生反射,透过凸透镜，返回到传感器探头内的半透镜上。
半透镜将反射光折射到一个穿孔盖板上，小孔只允许聚焦最好的反射光通过。
透过穿孔盖板的光是一组模糊光谱，也就是说若干不同波长的光都有可能穿过小孔照在CCD感光矩阵单元上。但是只有在被测物体上聚焦的反射光拥有足够光强，在CCD感光矩阵上产生一个明显的波峰。
在穿孔盖板后面，需要一个分光器测量反射光的颜色信息。分光器类似一个特制光栅，可以根据反射光的波长，增强或减弱折射率。因此，CCD矩阵上的每一个位置，对应一个测量物体到探头的距离。
凹面镜的原理是反射成像。
凸透镜则是折射成像 ，凹面镜起聚光作用，根据物距不同成像也不同。面镜（包括凸面镜）不是使光线透过，而是反射回去的仪器,光线遵守光的反射定律。成像规律： 当物距小于焦距时成正立、放大的虚像，物体离镜面越远，影像越大。当物距大于1倍焦距小于2倍焦距时，成倒立、放大的实像，当物距等于2倍焦距时，成倒立、等大的实像，当物距大于2倍焦距时，成倒立、缩小的实像，物体离镜面越远，像越小。成的实像与物体在同侧，成的虚像与物体在异侧。凹面镜不仅可以使平行光线会聚于焦点，还能使焦点发出的光线反射成平行光。