初级像差、次级像差、低阶像差、高阶像差及人眼的低阶像差和高阶像差
初级像差和次级像差
我们还可以根据像差对视觉质量的影响程度将其分成初级像差和次级像差。所谓初级像差,又称为赛德耳像差,或称经典像差。这些像差是早期透镜制作者所关心的初级部分。而那些对透镜制作影响不大的像差称为次级像差,又称像差。
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初级像差
初级像差包括单色像差中的畸变、场曲、散光、彗差和球差。这部分像差前面已经叙述,此处不再重复。这些像差与5个赛德耳系数相对应,因此也叫赛德耳像差。这种像差来自对旁轴理论最低级的修正,所以又称初级像差。其理论是依据正弦函数幂级数中θ的三次方来计算的,这种理论最低级的修正，这种理论又称三级像差理论,另一方面,这些像差都是按几何光学来计算的,因此又统称为几何像差。
2.次级像差
次级像差次包括箭、次级散光、次级彗差和次级球差。
箭像差比较特殊,它存在的形式为p3cos3θ,当一个点光源通过个仅有箭像差的光学系统时,其点扩散函数就像箭头一样。其他三个像差都是与初级像差相对应的高级像差,它们与相应的初级像差成像效果相似,但影响力较之要弱。
低阶像差和高阶像差
1.低阶像差
对于低阶像差，也就是离焦(包括进视和远视)和规则散光,近视所产生的是正性离焦，远视所产生的是负性离焦,规则散光（柱镜)产生具有直角及领斜成分的像差,应该注意的是离焦和规则散光在Zernike多项式中属干第2阶像差,是人眼存在的主要像差,对视觉质量的影响最大,而第1阶(重直和水平棱镜)和第0阶像差(活塞)则没有太大的视觉意义,因此,无论是采用什么方法,只要解决了低阶像差,人眼的视力就会得到明显的提高。
低阶像差通常可以通过传统的镜片矫正法(例如框架眼镜)来得到矫正。
2.高阶像差
高阶像差是指Zernike多项式中的3阶以上的像差,也可以称为不规则散光,因为这种散光有一个以上的轴位,很难分析和处理。在高阶像差中对视觉质量影响最大的应该是第3阶（彗差和三叶草）和第4阶像差（球差和四叶草）。正常情况下,多数人眼的高阶像并不大,但是也有一些人天生有很大的高阶像差,这种人在电脑验光和显然验光时几乎没有度数,但矫正视力无法达到正常标准,这类人群以往常常被认为是弱视。波前像差的理论以及波前检查显示,在眼科学中一些弱视的患者实际上是高阶像差为主的患者,他们可以通过波前引导的屈光手术得到很好的矫正。
高阶像差现象在视光学中经常存在,例如在眼科检查时,还可以碰到这样的患者,近视和散光度数很小,而如果在5m处直接看视力表时就可以达到1.0以上的视力,而如果用2.5m的反光法看视力表时其视力就会明显下降。这种患者也是因为眼内存在着较大的高阶像差,所以反光镜对他的视力会产生比较大的影响。
人眼的低阶像差和高阶像差
就视膜视觉感受器细胞本身而言,其分辨率至少可以使视力达到2.5,但是由于人眼屈光系统中存在着像差,因此其视力也只能达到1.5,而且大多数正视眼的人视力一般在1.0,甚至在1.0以下。
以往我们认为影响人眼视力的重要因素是眼科疾病和屈光不正,屈光不正是指近视、远视和散光,在像差的概念中,我们所谓的屈光不正实际上就是 Zernike多项式中的低阶像差,实际上,在正常人眼中,分布着各种类型的像差,其中,有83%-95%的像差为低阶像差，高阶像差只占5%~17%。
需要注意的是,并非所有的像差都对人的视觉质量有害,目前认为某些像差在特定情况下对于人的视觉质量是有益的,但是目前还无法判断究竟哪种像差在什么情况下对视觉有好处。
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