在光学系统中，采用非球面不仅可以简化光学仪器的结构，而具有利于像差的矫正，提高光学系统的成象质量。 由于非球面光学零件加工困难，工艺尚未成熟，至今没有得到广泛的应用。

通过利用ZEMAX光学工程设计软件设计了一款适用于手机的2倍内置式光学变焦距镜头。镜头仅由4片非球面的塑料透镜和1片BK7的红外滤光片构成,能够达到285 lp/mm的空间频率,可匹配1.75μm的COMS图像传感器,全视场RMS半径均小于艾利斑半径,全视场最大畸变小于3%,MTF值在1/2奈奎斯特频率处的大部分视场大于0.5,总长度小于9.2 mm。整个变焦距系统结构紧凑,分辨率高,成本低,可满足手机镜头光学变焦的要求。

文章讨论了如何将二次旋转非球面透镜引入变焦扩束系统设计中,并给出了一个采用非球面透镜的变焦扩束系统的设计方案和参数.这个扩束系统的扩束比可在2.3～18之间连续改变,最大角差小于0.3mard.与采用球面透镜的扩束系统相比,非球面透镜的采用不仅可以简化系统的结构,而且可以取得更大的变焦范围,并使输出光束的质量有较大提高.

此激光平行光管具有以前平行光管的优点，且可以与数字相移干涉仪对接，直接进行波前误差的高精度测量。分别用于三种波长，主波长λ=0．6328pm，另有λ=0．532pm和λ=1．06μm两种波长。基于三级像差理论，得出了采用非球面单透镜的平行光管的光学设计初始参数。以通光口径为Φ300mm、后截距为4616mm物镜为例，分析了不同波长下的波差、球差和有效焦距的变化情况。在其设计、加工、检验和装调上解决了诸多关键技术研制出了此规格的平行光管。最终物镜的波前误差达到0．11λ（λ=0．6328μm）。

利用电场作用操控液滴面形获得非球面液滴透镜,并实时检测其光学性能,利用紫外光固化技术使液滴透镜固化得到固体非球面透镜.实验测量了液滴透镜的面形并经过图像处理提取面形轮廓,经多项式拟合得出液滴透镜的面形表达式.比较了不同强度电场作用下的液滴透镜面形,计算了主曲率随电场的变化规律,讨论了液滴透镜在电场中的变形机制;根据透镜面形表达式,采用光线追迹法得出了液滴透镜的焦距随电场的变化规律,结合ZEMAX软件计算了3550V时液滴透镜的最大波像差为0.32个波长,Strehl Ratio为0.74,及光学传递函数等参数,计算了所制作的非球面透镜的像差,为低像差非球面透镜的研制提供了依据.

将浸有被测非球面透镜的液槽置于泰曼干涉仪的测试光路中,调整液体的折射率以改变通过被测件各点光线的光程差,使出现干涉条纹。干涉条纹的高差当量由一般干涉测试的λ/2变为λ/2(n_0-n),即可在一般的干涉仪上测量深度非球面。因此该方法是一种非常简便、实用的测量非球面的新方法。本文叙述了该方法的测量原理、测定精度、适用范围,并给出一个测量实例。

为了对透射型非球面镜的面形进行有效测量,提出采用计算全息干涉测量技术,用马赫-泽德干涉仪进行透射非球面镜测量,分析并推导了检测非球面用的计算全息的相位函数,并用Zernike多项式拟合计算全息,直接给出计算全息干涉图样,最后用ZEMAX光学设计软件对整个光学测量系统进行仿真分析与测试.仿真结果与实际的测量结果对比表明,用本文的方法可以对非球面透镜进行高精确度、低成本的测量.

介绍了计算机控制光学表面成型（ＣＣＯＳ）技术的基本原理，对双旋转磨头的去除函数进行研究，研究了不同形状的磨头的去除函数特性，并在我次实验的基础上得到了最优的加工参数，在去除函数的基础上提出了模板函数的概念及算法。根据加工旋转对称非球面光学表面的特点，结合模板函数提出了一种基于同心圆磨头运动轨迹的控制算法。运用该算法Ⅲ号打靶非球面透镜的一种工艺试样进行自动加工，面型精度达到１λ，取得了满意的结果。

在检验光路中,采用补偿透镜来补偿口径为φ500mm的非球面透镜的使用波长（λ=1053nm）与检测波长（λ=632.8nm）之间的色差。给出补偿透镜的求解方法,得到非球面透镜的补偿检验光路,并就非球面透镜的检验精度进行分析。通过精度分析可以看出,在此种补偿检验光路下,非球面透镜的透射波前PV不低于0.2λ（λ=632.8nm）,可满足元件的精度要求。

近年，随着光电子学的发展，光学仪器、OA仪器、AV仪器等的小型轻量化、低成本化、高功能化让人感到震惊。其中之一就是采用非球面光学元件。作为这个非球面光学元件低成本制造方法之一就是运用模具的成形法。电视投影透镜、CD拾取透镜、照相机透镜等，过去认为制作相当困难的非球面透镜现已能大批量地生产了。为了制作这样的非球面透镜，需要有制造成非球面形状的加工技术及研磨制造成面的高精度镜面研磨技术。虽然说是得到好的镜面及最佳的形状，但是技术水平与其它的加工相比还达不到成熟阶段。