本发明公开了一种用于投影式光刻机成像系统的波像差检测方法,包括光刻机成像系统的快速正向模型建立,泽尼克系数灵敏度矩阵的解析求解,检测用掩模图形优化求解,基于单次光强测量的波像差求解。本发明方法通过解析求解无像差时的空间像光强值和泽尼克系数灵敏度矩阵,实现了基于单次离焦空间像光强测量的波像差检测。