概念
球差(Spherical aberration)亦称球面像差。轴上物点发出的光束，经光学系统以后，与光轴夹不同角度的光线交光轴于不同位置，因此，在像面上形成一个圆形弥散斑，这就是球差。一般是以实际光线在像方与光轴的交点相对于近轴光线与光轴交点(即高斯像点)的轴向距离来度量它。所有的回转二次非球面反射镜，都有一对不产生球差的共轭点.其中，抛物面镜是无穷远轴上点和焦点；椭球面镜和双曲面镜是它们的一对焦点。
对于单色光而言，球差是轴上点成像时唯一存在的像差。轴外点成像时，存在许多种像差，球差只是其中的一种。除特殊情况外，一般而言，单个球面透镜不能校正球差，正透镜产生负球差，负透镜产生正球差。对一定位置的物点而言，当保持透镜的孔径和焦距不变时，球差的大小随透镜的形状而异。因此，以适当形状的正、负透镜组合成的双透镜组或双胶合镜组是可能消球差的一种简单结构。保持透镜的焦距不变而改变透镜形状，犹如把柔软的物体弯来弯去，故被称为透镜的整体弯曲，它是光学设计时校正像差的一种重要技巧。
运用
设单个折射球面的曲率半径为r，两边媒质的折射率为n1和n2，则当物点处于三个位置，即球面顶点(物距u=0)、球心和由l=r+r*n2/n1所决定的点时，不产生球差，后二种情况有重要的应用。球面反射镜仅当物点位于顶点和球心时无球差。
所有的回转二次非球面反射镜，都有一对不产生球差的共轭点.其中，抛物面镜是无穷远轴上点和焦点；椭球面镜和双曲面镜是它们的一对焦点。它们都有实际的应用。
影响
整个孔径光束的垂轴球差在像面上形成了一个对称于光轴的圆形弥散斑，严重时使轴上点成像变得模糊不清。
校正
(1)单个球面不产生球差的三个位置
(2)齐明透镜
(3)单透镜的球差
(4)正负透镜的组合
相关研究
(1)基于像差理论分析了各像差包括正弦差、球差、色差、彗差、像散与场曲以及畸变等的产生机理及校正方法。通过研究光学成像原理，发现了球差存在的根本原因是由透镜的球面折射使平行光束不能聚焦于一点所致，并基于像差理论提出利用非球面来校正球差的设计思想；
(2)通过对球面透镜系统初始结构的分析，引入一种同时校正像散、场曲和球差的非球面光学系统像差校正理论，解决了以往设计中因非球面校正球差时引入新的像差而对系统整体像质产生影响的问题；
(3)实现了完整非球面消球差透镜系统的优化设计，在此基础上对多种适应光学系统像质评价方法包括分辨率、点列图、瑞利判断、斯托列尔(中心点亮度)判断以及光学传递函数等进行了研究，并根据系统结构构建了本透镜系统的像质评价标准；
(4)评定了系统优化前后的像质，并对单个非球面透镜优化设计前后系统的各像差及整体成像质量的变化规律进行研究，经仿真对比分析球面透镜和非球面透镜点列图、MTF曲线、场曲和畸变以及赛德尔系数图，发现非球面优化后系统的像散、场曲及球差大幅减小。经验证所得非球面透镜系统结构简单、成像质量优良，满足技术要求。
