本发明公开一种准直透镜及准直透镜设计方法。准直透镜为旋转对称结构，光源中心设置在透镜旋转对称轴上，包括全内反射自由曲面组、低角度自由曲面组和高角度自由曲面组，光源发出的低角度入射光束经过低角度自由曲面组折射后准直射出；光源发出的高角度入射光束经过高角度自由曲面组折射准直射出以对准直透镜的光输出补偿。本申请通过构建高低角度入射光束对应的自由曲面对准直透镜中全内反射部分的光输出进行补偿，使得高低角度部分和全内反射部分两部分光到达目标照明区域时，光斑完整且均匀，同时通过构建高低角度入射光束对应的自由曲面，使整体透镜具有更多的自由度以及具有良好的光学性能。