本文对传统的像差理论和光学设计方法进行了新的探讨。论文由波像差与球差的关系，波色差与色差的关系推导出了波差法求解光学系统初始结构的方程式，再配以玻璃库程序，可以较快、较准确地求解出双胶合、双分离、三胶合、三分离物镜的初始解，然后再进计算机稍加校正，就可以得到满意的结果。 本论文编制MATLAB程序进行光路追迹计算，可得到高斯光学系统参数，像差参数，实际像差值及垂轴球差，正弦差，OPD，各面投影高，弥散斑等。其功能与北理的ABR相似。鉴于非球面光学表面它的形式和性质与球面是无可相比的，而且形式多样，在光学系统中应用非球面能够进一步改善成像质量、提高光学特性和改进光学仪器结构、减小它们尺寸和重量、达到轻巧美观等优点，本为在建立数学模型时，加入了非球面透镜的设计，考虑到加工方法及制造精度等问题，本论文的非球面设计主要适用于二次非球面。 使用此数学模型编的光学自动设计程序，也可以说是光学镜头设计的一种新方法，即实现自动选玻璃，求解初始结构(曲率半径r，厚度d等)和自动校正像差和优化系统等。 作者利用此光学自动设计程序，成功的设计了长焦距复消色平行光管物镜、双胶合望远物镜、傅里叶变换透镜，论文中各举出一例，同时设计了用于激光系统的非球面单片透镜，并与求面单透镜进行了比较，说明非球面透镜的应用前景，每个实例除给出作者编制程序的计算结果外，还附有ZEMAX的输出结果，以作验证比较，可以看出其设计结果是令人满意的。