为提高CCD摄像机的成像质量，同时使镜头结构紧凑、小型化，在大视场光学镜头的设计中，引入标准二次曲面和偶次非球面。根据初级像差理论，分析了非球面的位置、初始结构参数的求解规律。通过理论计算和ZEMAX光学设计软件的优化，给出工作波长为0．4～0．7μm、全视场角为80°，相对孔径为1：1．5的镜头设计实例。该镜头由7块镜片组成，包括一个标准二次曲面和两个8次方非球面；在40lp／mm空间频率处的MTF值超过0．85，全视场畸变小于3％，像质优良。

为适应某些特殊领域对微型化和简单化的需要，运用光学设计软件CODEV，在传统机械补偿式变焦镜头的基础上，结合非球面透镜理论，设计了一个可见光波段的只有一个移动镜的4片式微型变焦系统。此系统具有结构简单、精度高、成本低、体积小等特点，可满足在变焦范围内连续清晰成像的要求。

讨论了结构简洁、高分辨率的手机镜头的光学设计问题，对现有的手机光学系统进行了总结和研究，利用光学设计软件CodeV，结合非球面透镜理论，设计出可用于可见光波段且符合结构简洁、成像品质高、生产成本低要求的手机定焦镜头。镜头长度较短，采用非球面塑料透镜，生产成本较低，成像性能良好，满足使用要求。

为提高变焦距系统的工作性能，使其在大视场时仍具有良好的像质，且系统结构简单，易于机械设计、加工及装调，在设计中引入了传统球面光学设计与非球面相结合的设计思想。选择4个焦距位置进行设计计算，用光学设计软件ZEMAX上机调试，设计了焦距为6．9mm～91．6mm，视场5°～60°的变焦系统，整个系统由4组12片透镜组成，其中包括3个非球面，系统具有变倍比高、视场大等特点。设计结果表明：在设计中采用非球面可使系统结构紧凑，系统成像质量得到提高。

为适应市场上对结构简洁、成像品质高且生产成本低的数码相机镜头的需要，运用光学设计软件CODEV，在传统数码相机定焦镜头的基础上，结合非球面塑料透镜理论，模拟出了生产成本较低的三片式数码相机定焦镜头。该数码相机镜头结构的特点是：模块仅包括3块透镜；选择塑料镜头代替玻璃／塑料混合镜头或者全玻璃镜头，降低了系统的生产成本；系统的后焦距增大到0．8116mm，能够确保良好的远心光路性能；透镜表面完全采用非球面设计，较好地校正了球差等各种像差，使透镜具有良好的光学成像性能。

为提高CCD照相机的成像质量，同时使镜头结构紧凑、小型化，在大视场光学镜头的设计中，采用非球面设计。通过理论计算和ZEMAX光学设计软件的优化，给出工作波长为0．4～0．7μm、全视场角为51．15°，相对孔径为1：3的镜头设计实例。该系统采用“天塞型”结构，加入两个非球面后，在501p／mm空间频率处的MTF值超过0．62，全视场畸变小于0．1％，像质优良。

最近研制与改进的几台CQG-Ⅱ车间数字干涉仪除应用于平面及球面的面形测量、获得面形误差PV、RMS或N、△N外，还可以广泛地应用于下列几种特殊的应用：（1）微型光学件的检测；借助α60mm-α15mm放大系统可能测量α1mm平面；（2）光学平行平面的透过波面畸变检测；（3）棱镜角度及面形检测；（4）非球面检测；低陡度非球面、二次曲面及非球面准直系统；（5）衍射光检测；（6）镜头的调制传递函数（MTF）的检测；（7）金属表面（模具）或镀反射膜光学件的检测，仪器的口径为60mm，平面精度为λ/20，球面精度为λ/10，λ=632.8nm。对以上的应用均列举了生产实际应用或科研应用的实例。

为了提高变焦系统的性能,使其拥有良好的像质,简化系统结构,方便机械加工、装调,在小变倍比变焦距光学系统设计过程中引入了非球面设计。利用光学设计软件ZEMAX对系统在长、中、短3个焦距位置进行优化设计,由此得到了一焦距15.6196～23.4084mm,视场±10.29°～±7°的变焦系统,系统由4组6片透镜组成,其中包括1个非球面。该系统具有结构简单紧凑、成像质量较好等特点。

非球面的非零位法检测高效快速，并可实现较高精度的通用化检测。介绍了一种可用于非球面非零位检测中降低检测光波前斜率的部分零位透镜。该透镜具有较大的球差，可以显著补偿被测非球面的纵向法线像差，使得返回的检测光波前能够被探测器分辨。论述了部分零位透镜的设计过程，特别是约束控制条件以及初始结构的选取原则，并就相对口径为．f／2和．f／1．5的两个抛物面给出了设计实例。设计结果表明：该部分零位透镜可以对一定口径和相对口径范围内的非球面实现部分零位补偿。利用一系列部分零位镜将可以对较大范围内的非球面进行补偿，从而实现常见非球面的通用化检测。该研究对非球面的通用化检测具有重要意义。

针对目前磁流变抛光成本高、抛光力控制复杂的问题,开发了一种新的基于磁流变技术的非球面柔顺数控研抛工具系统,由磁流变阻尼器（MRD）控制研抛过程中的研抛力,由数控车床控制研抛工具位置。介绍了工具系统的组成,阐明了基于MRD的研抛原理,分析了研抛工具与非球面工件之间的接触力及其动态传递过程,建立了研抛力模型和工具系统动态模型,并进行了参数辨识和仿真研究,得到了系统的传递函数的和PID控制器的相关参数,最后进行了系统动态性能和研抛实验验证,实验结果表明,开发的研抛工具系统,具有较好的响应特性,可以实时控制研抛过程中的研抛力,可获得表面粗糙度Ra=0.028μm的非球面镜面表面。