球面（Sphere）光学元件是指从元件的中心到边缘具有恒定的曲率，表面呈球状；而非球面 (Asphere)光学元件则是从中心到边缘之曲率连续发生变化。非球面光学元件件广泛应用于航空机载设备、卫星、激光制导、红外探测等领域，同时在民用光电产品上的应用也越来越普及。

对于非球面镜片，用肉眼观察，通常看上去仍旧是一个大致的球面形状，而不是平面。因为非球面镜片的面形就是在球面面形的基础上做细微的调整得出的，从数学的角度来说，球面的面形函数是一个二次函数，但非球面的面形函数则是四次甚至更高次的函数，通常设计到10次，所以非球面的面形更加复杂。更加形象地说，非球面的面形是以球面面形为基础，在球面的基础上进行人为控制，事先设计好的细微面形起伏，从而使镜片的面形呈现非球面的复杂曲面。非球面在各个孔径具有不同的光焦度。

人们一般认为一束光线透过凸透镜后（最常见的球面镜片），可以聚集在一点上。但从光学角度上来看，球面凸透镜并不能把光线真正聚集到一点上，它所聚成的其实是一个光斑。由于肉眼的视力有限，所以看上去好象是一点。这是由于球面镜片有一个先天不足，它有一个称为“球面像差”的缺陷，而且通过单枚球面镜片自身是无法克服这种像差的，正是这种像差的存在，所以带来了光斑现象。这种像差会极大地影响成像质量。但是非球面镜片可以把光线精确地汇聚到一点上，较正球面像差，大幅提高成像质量。

非球面的优势

1）非球面镜片的应用可以使镜头光学结构相对简化，从而在光学设计和机械结构上更易获得更大的通光口径，使整个画面更加明亮。

2）非球面镜片可以大幅度提高成像质量，令画面更加清晰，特别是边缘图像的清晰度。

当非球面应用在主光线较高的面上时，它还可以矫正像散，畸变等轴外像差，从而使轴外成像也能得到大幅提高，这一点在实际使用时意义巨大，它使画面中每个细节都都能清晰地表现，避免有图像但是由于细节模糊而无法作为证据的无奈情况。

3）1枚非球面镜片可以替代一组球面镜片，所以使用非球面镜片可以实现镜头体积的小型化。

目前非球面光学元件的主要加工方法：

1）表面材料去除法：数控铣磨抛光成型法、离子束抛光法、磁流变抛光法、液体喷射抛光法等；

2）改变材料形状法：玻璃热压成型法、注塑成型法、热沉降和固化成型法等；

3）附加材料法：真空镀膜复制成型法、混合成型法等。

其中超精密数控铣磨和抛光适用于一次生产单片非球面透镜的场合，随着制造技术的提高，其加工精度越来越高。经计算机控制的精密抛光技术能够自动调整工具驻留参数以便进行精确抛光。其他制造技术一般需要一款特别的模具，而每款透镜均具有其独特的模具，但是数控铣磨和抛光却使用标准工具，因此能成为原型制造以及低量生产应用的首要选择。