光學(xué)顯微鏡球差是由于電磁透鏡中心區(qū)域和邊緣區(qū)域?qū)﹄娮訁R聚能力不同而造成的。遠(yuǎn)軸電子通過透鏡時被折射得比近軸電子厲害得多，因而有同一物點散射的電子經(jīng)過透鏡后不交在一點上，而是在透鏡相平面上變成一個漫射圓斑。
球差亦稱球面像差，軸上物點發(fā)出的光束，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)以后，與光軸夾不同角度的光線交光軸于不同位置，因此，在像面上形成一個圓形彌散斑，這就是球差。一般是以實際光線在像方與光軸的交點相對于近軸光線與光軸交點（即高斯像點）的軸向距離來度量它。
    對于單色光來說，球差是軸上點成像時wei一存在的像差。軸外成像時，存在許多種像差，球差只是其中一種。
    除特殊情況外，一般而言，單個球面透鏡不能校正球差，正透鏡產(chǎn)生負(fù)球差，負(fù)透鏡產(chǎn)生正球差。對一定位置的物點而言，當(dāng)保持透鏡的孔徑和焦距不變時，球差的大小隨透鏡的形狀而異。因此，以適當(dāng)形狀的正、負(fù)透鏡組合成的雙透鏡組成或雙交合鏡組是可能消球差的一種簡單結(jié)構(gòu)。保持透鏡的焦距不變而改變透鏡形狀，猶如把柔軟的物體彎來彎去。故被稱為透鏡的整體彎曲，它是光學(xué)設(shè)計時校正像差的一種重要技巧。
    設(shè)單個折射球面的曲率半徑為r，兩邊媒質(zhì)的折射率為n1和n2，則當(dāng)物點處于三個位置，即球面頂點（物距u=0），球心和由I=r+r* n2/ n1所決定的點時，不產(chǎn)生球差，后兩種情況有重要的應(yīng)用。球面反射鏡僅當(dāng)物點位于頂點和球心時無球差。所有的回轉(zhuǎn)二次非球面反射鏡，都有一點不產(chǎn)生球差的共軛點。其中，拋物鏡面是無窮遠(yuǎn)軸上點和焦點；橢球面鏡和雙曲面鏡是他們的一對焦點。他們都有實際的應(yīng)用。
    下面我們來看一下如何用ZEMAX軟件來消除軸上球差LONA和SPHA：
    LONA表示的是軸上物點指定波長，指定光束尺寸（光線對）的軸上成像交點到近軸焦平面之間軸向距離。這個定義和我們定義的軸向球差相同。光瞳尺寸（光束尺寸）在0～1之間，那么將追跡實際的光束匯交點計算軸向球差。
    SPHA常用于指定面產(chǎn)生的像差數(shù)值。若不指定特殊面（取值為0），則計算所有面產(chǎn)生球差總和。注意這個總合不是像差計算公式中的經(jīng)過各面逐個放大之后的加權(quán)和，而是代數(shù)和（這還有待讀者的進一步驗證）。
    經(jīng)驗：當(dāng)選擇LONA控制不住球差時，同時加入SPHA操作數(shù)，設(shè)置合理的權(quán)重，可以將軸向球差進一步改善。