Aberration, i optiska system, såsom linser och böjda speglar, avvikelsen av ljusstrålar genom linser, vilket gör att bilder av föremål blir suddiga. I ett idealiskt system kommer varje punkt på objektet att fokusera till en punkt med nollstorlek på bilden. Praktiskt taget upptar dock varje bildpunkt en volym av ändlig storlek och osymmetrisk form, vilket orsakar viss oskärpa av hela bilden. Till skillnad från en plan spegel, som ger bilder utan avvikelser, är en lins en ofullkomlig bildproducent och blir idealisk endast för strålar som passerar genom dess centrum parallellt med den optiska axeln (en linje genom mitten, vinkelrätt mot linsytorna). Ekvationerna som utvecklats för objektbildrelationer i en lins med sfäriska ytor är endast ungefärliga och handlar endast om paraxiella strålar-dvs strålar som bara gör små vinklar med den optiska axeln. När ljus med endast en enda våglängd är närvarande finns det fem avvikelser som ska beaktas, kallad sfärisk avvikelse, koma, astigmatism, fältets krökning och förvrängning. En sjätte avvikelse som finns i linser (men inte speglar)—nämligen kromatisk avvikelse—resulterar när ljuset inte är monokromatiskt (inte med en våglängd).
i sfärisk aberration, strålar av ljus från en punkt på den optiska axeln hos en lins med sfäriska ytor inte alla möts vid samma bildpunkt. Strålar som passerar genom linsen nära dess centrum är fokuserade längre bort än strålar som passerar genom en cirkulär zon nära dess kant. För varje kon av strålar från en axiell objektpunkt som möter linsen finns det en kon av strålar som konvergerar för att bilda en bildpunkt, konen är olika i längd beroende på diametern på den cirkulära zonen. Varhelst ett plan i rät vinkel mot den optiska axeln är gjord för att korsa en kon, kommer strålarna att bilda ett cirkulärt tvärsnitt. Tvärsnittets yta varierar med avståndet längs den optiska axeln, den minsta storleken som kallas cirkeln med minst förvirring. Den bild som är mest fri från sfärisk avvikelse finns på detta avstånd.
koma, så kallad för att en punktbild är suddig till en kometform, produceras när strålar från en off-axis objektpunkt avbildas av olika zoner i linsen. I sfärisk avvikelse är bilderna av en objektpunkt på axeln som faller på ett plan i rät vinkel mot den optiska axeln cirkulära i form, av varierande storlek och överlagrade runt ett gemensamt centrum; i koma är bilderna av en objektpunkt utanför axeln cirkulära i form, av varierande storlek, men förskjutna i förhållande till varandra. Det medföljande diagrammet visar ett överdrivet fall av två bilder, en som härrör från en central kon av strålar och den andra från en kon som passerar genom fälgen. Det vanliga sättet att minska koma är att använda ett membran för att eliminera de yttre kottarna av strålar.
Astigmatism, till skillnad från sfärisk avvikelse och koma, är resultatet av misslyckandet av en enda zon i en lins för att fokusera bilden av en off-axelpunkt vid en enda punkt. Som visas i det tredimensionella schematiska är de två planen i rät vinkel mot varandra som passerar genom den optiska axeln meridianplanet och sagittalplanet, varvid meridianplanet är det som innehåller objektpunkten utanför axeln. Strålar som inte finns i meridianplanet, kallade skevstrålar, fokuseras längre bort från linsen än de som ligger i planet. I båda fallen möts strålarna inte i ett punktfokus utan som linjer vinkelräta mot varandra. Mellan dessa två positioner är bilderna elliptiska i form.
krökning av fält och distorsion hänvisar till placeringen av bildpunkter i förhållande till varandra. Även om de tidigare tre avvikelserna kan korrigeras för i utformningen av en lins, dessa två avvikelser kan förbli. Vid fältets krökning kommer bilden av ett planobjekt vinkelrätt mot den optiska axeln att ligga på en paraboloid yta som kallas Petzval-ytan (efter J. Plana bildfält är önskvärda i fotografering för att matcha filmplanet och projektionen när förstoringspapperet eller projektionsskärmen ligger på en plan yta. Förvrängning avser deformation av en bild. Det finns två typer av distorsion, varav en av dem kan vara närvarande i en lins: tunnförvrängning, där förstoringen minskar med avståndet från axeln och pincushionförvrängning, där förstoringen ökar med avståndet från axeln.
den sista avvikelsen, kromatisk aberration, är att en lins misslyckas med att fokusera alla färger i samma plan. Eftersom brytningsindexet är minst i den röda änden av spektrumet kommer brännvidden för en lins i luft att vara större för rött och grönt än för blått och violett. Förstoring påverkas av kromatisk aberration, som är annorlunda längs den optiska axeln och vinkelrätt mot den. The first is called longitudinal chromatic aberration, and the second, lateral chromatic aberration.
