非球面透镜用于聚焦或准直光线，不会在透射波面中造成球面像差。对于单色光源，球面像差通常会阻碍单个球面透镜在聚焦或准直光时实现衍射受限的性能。因此，非球面透镜通常是许多应用的最佳单元素解决方案，包括准直光纤或激光二极管的输出、将光耦合到光纤中、空间滤波或将光成像到探测器上。