为计算有像差时的像点的能量分布，常需作波像差计算。用几何像差来计算波像的方法是很不方便的，因为波像差就是实际波面与理想波面之间的光程差，所以用计算光程的方法求知波像差更加方便易行。
波像差系列（四）-波像差的一般表示式
根据马吕斯定律可知，出射波面与人射波面之间是等光程的，只是因为光学系的像差，使出射的等光程面变形而偏离了球面形状而已。因此，光程差实际上反映在入射波面与参考球面之间，这样，只要计算从物点发出的在半个入瞳面上按序分布的若千光线与参考球面交点之间的光程 
就能求知各光线间的光程差了。鉴于参考球面与实际波面在出瞳中心相切或相交,该点(相当于主光线)的波像差为零，因此各条光线的光程与主光线的光程之差即为各光线的波像差。
对给定光学系统，光线由物面坐标y和瞳面坐标
所确定。不同的光线波像差不同,故波像差一定是这些坐标的函数。因坐标为
的光线与坐标为
的光线具有完全相同的光路,故必有
据此，波像差表达式中，只可能包含
偶次元：
再由于光束对子午平面对称,坐标
的奇次项不可能在表达式中出现;再考感到轴上点波像差只是入瞳半径
的函数，因此
和
项只能以
的形式出现。故有
由于参考球面在出瞳中心与实际波面相切，即
的主光线的波像差为零，故上式中不存在常数项和单独的
元。
上式中,
和
分别是轴向离焦和垂轴离焦项，是由于参考点不在高斯像点而产生的。以
为系数的五项,对应于五种初级单色像差引起的波像差。以
为系数的九项，是由二级像差引起的。
如果将上式中的坐标取规化值，即令
则可应用公式
将该式的波像差变换成垂轴像差
和
，也常见有用极坐标
表示瞳面坐标的波像差表示式。此时有
将其代入公式(1），可得相应的表示式。
以上的波像差表示式,一般都是用来对某一给定的视场计算其波像差的,故式中的视场因子是一常数,可并入系数内。
实际计算波像差时,应根据系统孔径和视场的大小，确定波像差展开式中应取的项，然后计算多于或等于所取的项数,并以适当形式分布在半个光瞳上的光线的光程，分别求得其相对于主光线的光程差。这样，就可求得各项的系数，得到波像差随光瞳坐标而变的表示式。利用它就可对已知光瞳坐标的任何光线算出其波像差。
相关文献：
《几何光学 像差 光学设计》（第三版）——李晓彤 岑兆丰
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