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現代光電子儀器不但要求獲取更多的外部信息和成像質量高度清晰，而且要求整機系統小型化、集成化和輕量化。采用傳統球面光學零件設計出來的光學系統結構復雜，體積大，像質差，滿足不了現代光電子儀器的要求，球面光學零件已像瓶頸一樣制約著光電子儀器向小型化、集成化和輕量化發展的需求。

光學系統中采用非球面零件，光學設計自由度變多，能快速消除光學系統多種像差，減少光學零件的數量，優化光學系統，減小系統的尺寸和質量。同時，非球面零件的制造技術受到信息技術與計算機技術、精密機械制造科學、微電子技術、數學、物理、化學、自動化技術等綜合技術成果的牽引，近十年來非球面等新型光學零件的制造技術得到飛速發展。在現代光電子儀器小型化、集成化和輕量化的過程中，越來越多的光學系統采用了非球面零件等新型光學零件。特別是軍用光電系統，如軍用激光、微光、熱成像等裝置、導彈的導引頭、飛行器的光學頭罩等均采用了高精度的非球面零件或衍射光學零件。非球面光學零件在醫療和民用光電儀器中也得到廣泛應用，如眼球內置鏡、人造骨關節、數碼相機、光盤讀寫裝置、高品質投影儀等民用產品中都成功地應用了非球面零件，輪廓圖如下圖所示。