Aberracja w układach optycznych, takich jak soczewki i zakrzywione lustra, odchylenie promieni świetlnych przez soczewki, powodujące rozmycie obrazów obiektów. W idealnym systemie każdy punkt na obiekcie będzie koncentrował się na punkcie zerowym na obrazie. Praktycznie jednak każdy punkt obrazu zajmuje objętość o skończonych rozmiarach i niesymetrycznym kształcie, powodując pewne rozmycie całego obrazu. W przeciwieństwie do zwierciadła płaskiego, które daje obrazy wolne od aberracji, obiektyw jest niedoskonałym producentem obrazu, stając się idealnym tylko dla promieni przechodzących przez jego środek równolegle do osi optycznej (linia przechodząca przez środek, prostopadła do powierzchni soczewki). Równania opracowane dla relacji obiekt-obraz w soczewce o powierzchni sferycznej są tylko przybliżone i dotyczą tylko promieni paraxialnych-tj. promieni tworzących tylko małe kąty z osią optyczną. Gdy światło ma tylko jedną długość fali, należy wziąć pod uwagę pięć aberracji, zwanych aberracją sferyczną, śpiączką, astygmatyzmem, krzywizną pola i zniekształceniem. Szósta aberracja występująca w soczewkach (ale nie lustrach)—mianowicie aberracja chromatyczna-powoduje, że światło nie jest monochromatyczne (nie o jednej długości fali).
w aberracji sferycznej promienie światła z punktu na osi optycznej soczewki o powierzchni sferycznej nie spotykają się w tym samym punkcie obrazu. Promienie przechodzące przez soczewkę w pobliżu jej środka są skupione dalej niż promienie przechodzące przez Okrężną strefę w pobliżu jej krawędzi. Dla każdego stożka promieni z osiowego punktu obiektu spotykającego soczewkę, istnieje stożek promieni, który zbiega się tworząc punkt obrazu, stożek jest różnej długości w zależności od średnicy strefy kolistej. Gdziekolwiek płaszczyzna pod kątem prostym do osi optycznej jest wykonana w celu przecięcia stożka, promienie będą tworzyć okrągły przekrój. Pole przekroju zmienia się wraz z odległością wzdłuż osi optycznej, najmniejszej wielkości znanej jako okrąg najmniejszej pomyłki. Obraz najbardziej wolny od aberracji sferycznej znajduje się w tej odległości.
śpiączka, tak zwana, ponieważ obraz punktowy jest rozmyty w kształt komety, powstaje, gdy promienie z pozaosiowego punktu obiektu są obrazowane przez różne strefy soczewki. W aberracji sferycznej obrazy punktu na osi obiektu, które padają na płaszczyznę pod kątem prostym do osi optycznej, mają kształt Okrągły, różnej wielkości i nakładają się na wspólny środek; w śpiączce obrazy punktu poza osią obiektu mają kształt Okrągły, różnej wielkości, ale są przesunięte względem siebie. Załączony diagram przedstawia przesadny przypadek dwóch obrazów, jeden wynikający z centralnego stożka promieni, a drugi ze stożka przechodzącego przez obręcz. Typowym sposobem na zmniejszenie śpiączki jest zastosowanie membrany w celu wyeliminowania zewnętrznych stożków promieni.
astygmatyzm, w przeciwieństwie do aberracji sferycznej i śpiączki, wynika z niepowodzenia pojedynczej strefy soczewki w skupieniu obrazu poza osią w jednym punkcie. Jak pokazano na trójwymiarowym schemacie, dwie płaszczyzny pod kątem prostym do siebie przechodzące przez oś optyczną to płaszczyzna południka i płaszczyzna strzałkowa, przy czym płaszczyzna południka jest płaszczyzną zawierającą pozaosiowy punkt obiektu. Promienie nie znajdujące się w płaszczyźnie południka, zwane promieniami skośnymi, są skupione dalej od soczewki niż te leżące w płaszczyźnie. W obu przypadkach promienie nie spotykają się w ognisku punktowym, ale jako linie prostopadłe do siebie. Pomiędzy tymi dwoma pozycjami obrazy mają kształt eliptyczny.
krzywizna pola i zniekształcenia odnoszą się do lokalizacji punktów obrazu względem siebie. Mimo że poprzednie trzy aberracje mogą zostać skorygowane w konstrukcji obiektywu, te dwie aberracje mogą pozostać. W krzywiźnie pola obraz płaszczyzny obiektu prostopadłego do osi optycznej będzie leżał na paraboloidalnej powierzchni zwanej powierzchnią Petzvala (za Józsefem Petzvalem, węgierskim matematykiem). Płaskie pola obrazu są pożądane w fotografii w celu dopasowania płaszczyzny filmu i projekcji, gdy powiększający się papier lub Ekran Projekcyjny leżą na płaskiej powierzchni. Zniekształcenie odnosi się do deformacji obrazu. Istnieją dwa rodzaje zniekształceń, z których każdy może występować w obiektywie: zniekształcenie beczkowe, w którym powiększenie zmniejsza się wraz z odległością od osi, i zniekształcenie poduszkowe, w którym powiększenie zwiększa się wraz z odległością od osi.
ostatnia aberracja, aberracja chromatyczna, polega na braku skupienia przez obiektyw wszystkich kolorów w tej samej płaszczyźnie. Ponieważ współczynnik załamania światła jest najmniejszy na czerwonym końcu widma, ogniskowa obiektywu w powietrzu będzie większa dla czerwieni i zieleni niż dla Niebieskiego i fioletowego. Na powiększenie ma wpływ aberracja chromatyczna, różniąca się wzdłuż osi optycznej i prostopadła do niej. The first is called longitudinal chromatic aberration, and the second, lateral chromatic aberration.
