光學表面面形不僅僅取決于曲率半徑值-光學技術
透鏡的焦距決定了它的成像特性，而它的焦距只取決于玻璃
的材料和兩個球面的曲率半徑，與透鏡的中心厚度關系不大。因此
，設計這樣的透鏡只有三個幾何參量作為變量。如果需要設計一個
比較復雜的透鏡系統，例如大視場、寬光譜和高分辨率的系統，則
可能需要十個甚至更多的球面鏡頭的組合。但是，如此龐大的一個
透鏡組加工起來會比較困難和昂貴，更重要的是，會造成嚴重的能
量傳輸損耗，特別是在深藍光波段，玻璃材料的吸收率顯著增加，
可能會導致透過率太低而探測不到能量。
“能否使用較少的光學元件，如增加一個非球面設計，使系統
達到同樣的性能參數呢?”如果光學表面面形不僅僅取決于曲率半
徑值，而具有更多的獨立幾何參數，那么就可以實現上述的要求，
這時就需要采用非球面函數來描述表面形狀。但是，這些非球面表
面相對于球面透鏡加工起來更加困難，而本書中給出了現代化的表
面磨削技術，能夠可靠、高效地加工非球面面形的光學元件。
為了達到成像質量的性能指標，設計人員必須控制同時存在的
多個系統像差。原則上，像差可以認為是幾何光線的交點，一般可
分為像散、彗差和球差。一般情況下，圖像的細節結構取決于系統
的視場角、離焦量、波長和出瞳位置，但是重要的設計則需要控制
近100個像差變量，特別是當系統參數變化時這些像差間相互制約
。例如，設計一個非線性系統時，優化過程就需要強大的計算方法
、大量設計人員的經驗和專業知識，可以將每個由光線引起的像差
使用等效的波前變形來表示，再進一步優化。
因此，在進行光學設計時，對材料的選擇、表面面形的處理和
測量工具等方面的要求都可以轉換成對物理波前的要求。
問題是，“非球面元件到底有哪些具體的優點?”
