成像光学设计必须校正光学系统的像差，但既不可能也无必要把像差校正到完全理想的程度，因此需要选择像差的最佳校正方案，也需要确定校正到怎样的程度才能满足使用要求，即确定像差容限。这两方面都属于光学系统质量评价问题，它对光学设计者具有重大指导意义。任何物体可以分解为点，也可以分解为频率谱，两种不同的分解方法构成两类评价光学系统的方法。
成像光学设计必须校正光学系统的像差，但既不可能也无必要把像差校正到完全理想的程度，因此需要选择像差的最佳校正方案，也需要确定校正到怎样的程度才能满足使用要求，即确定像差容限。
这两方面都属于光学系统质量评价问题，它对光学设计者具有重大指导意义。
任何物体可以分解为点，也可以分解为频率谱，两种不同的分解方法构成两类评价光学系统的方法。
第一类，以光能量的空间分布状况作为质量评价的依据
物点经过成像系统形成的衍射图样中，光能主要集中在艾里斑中，而像差的存在使衍射光斑的能量比无像差时更为分散。属于这一类的像质评价方法有斯特列尔判断、瑞利判断和分辨率。像差系统，通常用几何光线的密集程度来表示，与此对应的评价方法有点列图。
1，斯特列尔判断
Strehl 强度比（斯特列尔比，Strehl ratio）：当光学系统有像差时，衍射图样中中心亮斑（艾里斑）占有的光强度要比理想成像时有所下降，两者的光强度比称为Strehl 强度比，又称中心点亮度，以 S.D.表示。
Strehl判断（Strehl criterion）：中心点亮度（斯特列尔比）S.D.≥0.8时，系统是完善的。 斯特列尔提出的中心点亮度S.D.≥0.8的判据是评价小像差系统成像质量的一个比较严格而又可靠的方法，但是计算起来相当复杂，不便于实际应用。
2，瑞利判断
实际波面与参考球面之间的最大偏离量（波像差）不超过1/4波长时，此实际波面可认为是无缺陷的。 该判断提出两个标准，即∶有特征意义的是波像差的最大值；波像差最大值的容许量不超过λ/4。 但瑞利判断是不够严密的，它只考虑了波像差的最大值，而未考虑波面上缺陷部分在整个面积中所占的比重。透镜中的一个小气泡或透镜表面的一条很细的该痕，都会引起好几个λ的波像差，但这种缺陷只占波面上极小的局部区域，对成像质量并无显著影响。 瑞利判断另一个问题是，光学系统的结构参数确定以后，与某一物点的成像光束对应的实际波面也就随之确定，但一方面波像差将随参考球面或参考点的选择而异，另一方面，在最佳参考点时，波像差最大值的数值大小还随像差的平衡方案而异。利用瑞利判断作为评价指标时，应该寻求与之相应的像差最佳平衡方案。 瑞利判断的优点1：由于波像差与几何像差之间的关系比较简单，其值易于计算。 瑞利判断的优点2：就对通光孔不必作任何假定，只要计算波像差曲线，便可据以评价。瑞利的波像差小于λ/4的判据与斯特列尔的中心点亮度S.D.≥0.8的判据是一致的，详见附图
对于小像差系统，例如望远镜和显微镜，可利用瑞利判断和斯特里尔比判断来评价其成像质量，入里判断由于计算方便，为大家广泛采用。
3，分辨率（瑞利判据）
由于衍射每一个点光源经过成像系统之后，都会形成一个主光斑及其外的一系列微弱的衍射环。 当两个物点过于靠近，其艾里斑就会重叠在一起。当两个物点继续靠近，以至于经过系统成像之后的两个像点中心距离等于艾里斑的半径的时候，通常就认为刚好能分辨出是两个像，此时两个光强极大值与中间极小值之比为1:0.735，与光能接收器（眼睛或照相底板）能分辨的亮度差别相当。两个物点继续靠近，这个成像系统就分辨不出这是两个点了。所以瑞利判据，就是成像系统的分辨率基本依据。
简单点讲：一个光学系统光学分辨率就是其艾里斑的角宽度:φ=1.22λ/D。严谨一点讲，应该是：对于“自身发光”且“光强相等”的两个点，经过理想成像系统（无像差）所成的衍射像，第一暗环（艾里斑）半径对出瞳中心张开的角度φ，就是这个系统能分辨开的最小的角度，即系统的角度分辨率
注：分辨率对像差的评价并不直接，所以分辨率并不是一个很好地反映光学系统的质量的指标。
对于小像差系统，（如望远物镜、显微物镜）的实际分辨率几乎只与入瞳直径或数值孔径有关，受像差影响很小，所以分辨率不适宜用来评价高质量的小像差系统的像差。
对于大像差系统，分辨率作为的像质指标有时也不甚适宜。因为像差主要导致能量分散，直接影响线条的清晰度，对分辨率的影响则并不显著。因分辨率与成像清晰度之间并无必然的联系。
此外，实际检验条件常与瑞利原始条件不符，使瑞利规定的分辨率不能很好地反映光学系统的质量。首先，各种光能接收器分辨亮度对比度的能力有差别，如人眼在照度良好、界线清楚的情况下能分辨1∶0.95的亮度差别；
其次，瑞利的规定是对两个相等亮度的自身发光点而言的，并且除两个发光点外是没有背景亮度的，这也往往与实际情况不符。所以分辨率是一个不很确定的量，对同一个光学系统，随着测试条件的不同，结果也不相同。
4，点列图
由一点发出的许多光线经光学系统后，因像差（注意这里不是指因为衍射，点列图是忽略衍射效应的影响的）使其与像面的交点不再集中于同一点，而形成了一个散布在一定范围的弥散图形，称为点列图（spot diagram）。
实验和实用结果表明，在大像差系统的点列图中，点的分布能近似地代表点像的能量分布。因此，用点列图中点的密集程度可以衡量系统成像质量的优劣。
为用点列图来评价成像质量，必须计算大量光线的光路，且选择计算的各条光线在瞳面上应有合理的分布。通常是把光学系统入瞳的一半（因光束总对称于子午面）分成大量等面积的网格元，从物点发出，通过每一网格元中心的光线，可代表过入瞳面上该网格元的光能量。所以，点列图中点的密度就代表了点像的光强度分布。追迹的光线越多，点越多，就越能精确地反映点像的光强分布。
第二类，以光能量的频谱分布状况作为质量评价的依据
上述第一类对光学系统的评价方法是把物点看作是发光点的集合，并以一点成像的能量集中程度来表征光学系统成像质量的。
光学传递函数（OTF）：
但对物体结构还可采用另一种分解方法，即分解为各种频率的谱，也就是将物的亮度分布函数展开为傅里叶级数（对周期性物函数）或傅里叶积分（对非周期性物函数），即将物体分解为一系列不同频率的正弦光栅分布，这些正弦光栅经线性系统传递到像方时其频率不变，但对比度会下降、会发生相移，并会截止于某一频率。于是光学系统的特性就表现为它对各种频率的正弦光栅的传递和反应能力，从而建立了另一种像质评价指标，称为光学传递函数。
光学传递函数是目前认为较好的一种像质评价方法，它既有明确的物理意义，又和使用性能有密切联系，可以计算和测量，对大像差系统和小像差系统均可适用，是一种有效、客观而全面的像质评价方法。
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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