Lens designer是配合Holaser软件开展光学设计的一个单透镜设计子程序，其用户界面追求极简，由设计模式定义、参数初始化、非球面修正、鬼像计算、像差显示、样本查询和设计结果保存等区域组成。分别如图1、图2和图3所示。

图1子程序Lens designer的用户主界面

图2点击Template按钮弹出透镜加工样本核对窗口

图3点击Save按钮弹出的设计结果保存、查询和透镜设计参数（Re-design）借鉴窗口

利用Lens designer，可以用9种不同的角度来对透镜进行设计优化，具有透镜材料选择、非球面修正、加工样本参数核对、设计结果存档、鬼像计算、色差计算和球差计算等诸多功能，在设计中用到的4个弹出式菜单的命令内容如图4所示。

图4在Len designer的不同界面区域单击右键可弹出的4个单透镜设计命令菜单

Lens designer软件的编写的最大难点是要采用合适的全局优化算法和像差评价函数，来实现对透镜各阶非球面系数的正确修正。Lens designer通过对鼠标点击位置的获取来自动判断用户要修的偶次非球面系数的最高阶数，对像差评价函数分布形态的控制有Uniform、Convex和Concave三种，分别如图5、图6和图7所示。

图5 Len designer在Uniform控制选项打开下，对一F数为1.25的凸平透镜前表面最大修到偶次16阶非球面系数时，得到的轴向和垂轴像差分布特性曲线

图6 Len designer在施加Convex控制下，对图4所示透镜的非球面修正效果

图7Len designer在施加Concave控制条件下，对图4所示透镜的非球面修正效果

另外，Lens designer还可以在固定某些非球面系数的取值不变情况下，来修正其它阶次的非球面系数，来达到想要的设计结果，具体如图8和图9所示。

图8Lens designer在固定图4所示透镜前表面曲率的圆锥系数为-1.023的情况下，得到的非球面系数修正效果（该结果和厂商在网上公布的产品设计结果相比，在不特意进行控制的情况下，两者间的前8阶系数基本保持一致）

图9 Lens designer在固定透镜前表面的曲率圆锥系数为-3.0的情况下，得到的偶次16阶非球面系数修正效果（圆锥系数的大小和非球面透镜加工的磨削量相关，对圆锥系数进行控制，也就是对透镜加工中的材料磨削量进行控制）

图10Lens designer对一个F数为1.25的平凸透镜的后表面R2修非球面系数后得到的像差修正效果（对平凸镜的后表面，只修圆锥系数即可，得到的像差分布曲线在理论上和理想抛物面反射镜的一致，其RMS值等于0）

图11 Lens designer的单透镜色差的计算效果（计算的垂轴色差是由边缘光线，即光斑半径B.Radius=40mm处的入射光线所产生的）