在理想光学系统中,从物点发出的所有光线经过光学系统后都会聚在像点上。 FDB024N088L7而实际的光学系统则不然,物空间的一个物点发出的光线经实际光学系后不再会聚于像空间的一点,而是形成一个弥散斑。导致实际光学系统中像点弥散成一个斑的原因主要有两个:其一是由于光的波动本性而产生的衍射作用导致光路偏离简单的几何光学(光的直线传播定律)而带来的误差;另一个是由于光学表面几何形状和光学材料色散等产生的各种像差。

   前面介绍的近轴光学系统是一种理想的、无像差的光学系统,只有靠近光轴的微小物体以极细的光束成像时才符合。任何一个实际光学系统都具有一定的光学孔径和光学视场,因此也不可避免地会存在像差。

   单色光成像时会产生性质不同的五种像差,包括球差、彗差、像散、场曲和畸变,这五种像差通常也被统称为单色像差。其中球差是由于球面不能完善成像而产生的,轴上光束成像只有球差,没有其他四种像差。轴外宽光束以一定的视场成像时,既存在球面成像的不完善性,又存在折射球面对主光线的非对称性,由此产生的像差有彗差、像散、场曲、畸变等,这四种像差通常又被称为轴外像差。

   由于同一种光学介质对不同频率的光的折射率是不同的,因此不同频率(颜色)的光通过光学系统时,因折射率不同而有不同的光程,导致成像位置和大小的不同,这种不同频率的光的成像差异称为色差。根据色差导致的成像在位置和大小上的不同,将色差分为位置色差和倍率色差两种。