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非球面透鏡（Aspheric Lenses）不同于球面透鏡具有恒定的曲率半徑，非球面透鏡的曲率半徑是從中間到邊緣隨著主光軸的變化而連續(xù)變化，

可以更好的校正球差、色差，進(jìn)而提高透鏡的光斑質(zhì)量。通過對(duì)圓錐常數(shù)和非球面系數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使透鏡得到優(yōu)化，以較大限度地減小像差

，其常被用于條碼掃描、激光準(zhǔn)直、光學(xué)成像等領(lǐng)域。非球面透鏡采用單一元件設(shè)計(jì)，有助于較大限度地減少光學(xué)系統(tǒng)中的透鏡數(shù)量，

非球面透鏡允許光學(xué)元件設(shè)計(jì)者使用比傳統(tǒng)球面元件更少的光學(xué)元件數(shù)量來校正像差，

因?yàn)榍罢邽樗麄兯峁┑南癫钚Ｕ嘤诤笳呤褂枚鄠€(gè)表面所能提供的像差校正。

光學(xué)系統(tǒng)中最常用的球面透鏡是指透鏡表面是回轉(zhuǎn)對(duì)稱的球面表面，即從透鏡的中心到邊緣具有恒定的曲率。而非球面透鏡則是透鏡表面為回轉(zhuǎn)對(duì)稱的不是球面的表面，即符合特定表達(dá)式的回轉(zhuǎn)對(duì)稱的且表面是光滑連續(xù)的表面。

光學(xué)系統(tǒng)中采用的非球面有三大類：第一類是軸對(duì)稱非球面，如回轉(zhuǎn)圓錐曲面、回轉(zhuǎn)高次曲面；第二類是具有兩個(gè)對(duì)稱面的非球面，如柱面、復(fù)曲面；第三類是沒有對(duì)稱性的自由曲面。

非球面透鏡的優(yōu)點(diǎn)

球面透鏡無論是否存在任何的測量誤差和制造誤差，都會(huì)出現(xiàn)球差。而非球面透鏡最顯著的優(yōu)點(diǎn)便是它能夠通過對(duì)圓錐常數(shù)和非球面系數(shù)進(jìn)行調(diào)整、優(yōu)化，以最大限度地減小像差，如圖3所示，展示了一個(gè)帶有顯著球差的球面透鏡，和一個(gè)幾乎沒有任何球差的非球面透鏡，相比而言，單片非球面透鏡獲得了更好的像質(zhì)。

非球面透鏡在激光準(zhǔn)直方面的應(yīng)用

非球面透鏡在光學(xué)系統(tǒng)中扮演著非常重要的角色。例如，我們接觸到的最多的手機(jī)鏡頭、相機(jī)鏡頭、超短焦投影儀等，這類復(fù)雜系統(tǒng)中多是通過使用多片非球面和球面鏡組合來對(duì)系統(tǒng)像差進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，沒有形成標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品。

非球面鏡的另一類重要應(yīng)用是在激光準(zhǔn)直、聚焦、激光器與光纖耦合方面。從激光器中直接出來的光束通常為高斯光束，而實(shí)際應(yīng)用中，如光學(xué)測量、激光醫(yī)療、激光加工等領(lǐng)域，需要對(duì)激光光束進(jìn)行準(zhǔn)直、聚焦、均勻化等整形。常規(guī)的通過球面透鏡準(zhǔn)直的方法，通常需要至少2片透鏡。

由于激光是單波長的光源，球差往往是阻礙單個(gè)球面透鏡聚焦或準(zhǔn)直光時(shí)獲得衍射極限性能的因素，而單片的非球面透鏡對(duì)于球差的優(yōu)化完美地解決這個(gè)問題，因此，常用于對(duì)光纖或激光二極管的輸出光進(jìn)行準(zhǔn)直、將激光耦合到光纖中等。