Aberración, en sistemas ópticos, como lentes y espejos curvos, la desviación de los rayos de luz a través de lentes, causando que las imágenes de objetos se borren. En un sistema ideal, cada punto del objeto se enfocará a un punto de tamaño cero en la imagen. Prácticamente, sin embargo, cada punto de imagen ocupa un volumen de tamaño finito y forma asimétrica, causando cierto desenfoque de toda la imagen. A diferencia de un espejo plano, que produce imágenes libres de aberraciones, una lente es un productor de imágenes imperfectas, convirtiéndose en ideal solo para los rayos que pasan a través de su centro paralelo al eje óptico (una línea a través del centro, perpendicular a las superficies de la lente). Las ecuaciones desarrolladas para las relaciones objeto-imagen en una lente que tiene superficies esféricas son solo aproximadas y se ocupan solo de rayos paraxiales, es decir, rayos que hacen solo pequeños ángulos con el eje óptico. Cuando la luz de una sola longitud de onda está presente, hay cinco aberraciones a considerar, llamadas aberración esférica, coma, astigmatismo, curvatura de campo y distorsión. Una sexta aberración que se encuentra en las lentes (pero no en los espejos), es decir, la aberración cromática, se produce cuando la luz no es monocromática (no tiene una longitud de onda).
En la aberración esférica, los rayos de luz de un punto en el eje óptico de una lente con superficies esféricas no se encuentran todos en el mismo punto de imagen. Los rayos que pasan a través de la lente cerca de su centro se enfocan más lejos que los rayos que pasan a través de una zona circular cerca de su borde. Para cada cono de rayos de un punto de objeto axial que se encuentra con la lente, hay un cono de rayos que converge para formar un punto de imagen, el cono es diferente en longitud de acuerdo con el diámetro de la zona circular. Dondequiera que se haga un plano en ángulo recto con el eje óptico para intersecar un cono, los rayos formarán una sección transversal circular. El área de la sección transversal varía con la distancia a lo largo del eje óptico, el tamaño más pequeño conocido como el círculo de menor confusión. La imagen más libre de aberración esférica se encuentra a esta distancia.
La coma, llamada así porque una imagen puntual está borrosa en forma de cometa, se produce cuando los rayos de un punto de objeto fuera del eje son fotografiados por diferentes zonas de la lente. En la aberración esférica, las imágenes de un punto de objeto en el eje que caen en un plano en ángulo recto con el eje óptico son de forma circular, de tamaño variable, y superpuestas sobre un centro común; en coma, las imágenes de un punto de objeto fuera del eje son de forma circular, de tamaño variable, pero desplazadas entre sí. El diagrama adjunto muestra un caso exagerado de dos imágenes, una resultante de un cono central de rayos y la otra de un cono que pasa a través del borde. La forma habitual de reducir el coma es emplear un diafragma para eliminar los conos exteriores de los rayos.
El astigmatismo, a diferencia de la aberración esférica y el coma, es el resultado de la falla de una sola zona de una lente para enfocar la imagen de un punto fuera del eje en un solo punto. Como se muestra en el esquema tridimensional, los dos planos en ángulo recto entre sí que pasan a través del eje óptico son el plano meridiano y el plano sagital, siendo el plano meridiano el que contiene el punto del objeto fuera del eje. Los rayos que no están en el plano meridiano, llamados rayos sesgados, se enfocan más lejos del cristalino que los que se encuentran en el plano. En cualquier caso, los rayos no se encuentran en un foco de punto, sino como líneas perpendiculares entre sí. Intermedias entre estas dos posiciones, las imágenes tienen forma elíptica.
La curvatura del campo y la distorsión se refieren a la ubicación de los puntos de imagen entre sí. A pesar de que las tres aberraciones anteriores pueden corregirse en el diseño de una lente, estas dos aberraciones podrían permanecer. En curvatura de campo, la imagen de un objeto plano perpendicular al eje óptico se situará en una superficie paraboloidal llamada superficie de Petzval (en honor a József Petzval, un matemático húngaro). Los campos de imagen planos son deseables en fotografía para que coincidan con el plano de la película y la proyección cuando el papel de ampliación o la pantalla de proyección se encuentran en una superficie plana. La distorsión se refiere a la deformación de una imagen. Hay dos tipos de distorsión, cualquiera de las cuales puede estar presente en una lente: distorsión de barril, en la que el aumento disminuye con la distancia desde el eje, y distorsión de alfiletero, en la que el aumento aumenta con la distancia desde el eje.
La última aberración, la aberración cromática, es el fracaso de una lente para enfocar todos los colores en el mismo plano. Debido a que el índice de refracción está al menos en el extremo rojo del espectro, la distancia focal de una lente en el aire será mayor para el rojo y el verde que para el azul y el violeta. La ampliación se ve afectada por la aberración cromática, siendo diferente a lo largo del eje óptico y perpendicular a él. The first is called longitudinal chromatic aberration, and the second, lateral chromatic aberration.
