La aberración, en los sistemas ópticos, como las lentes y los espejos curvos, es la desviación de los rayos de luz a través de las lentes, lo que hace que las imágenes de los objetos sean borrosas. En un sistema ideal, cada punto del objeto enfocará a un punto de tamaño cero en la imagen. Sin embargo, en la práctica, cada punto de la imagen ocupa un volumen de tamaño finito y forma asimétrica, lo que provoca cierta borrosidad en toda la imagen. A diferencia de un espejo plano, que produce imágenes libres de aberraciones, una lente es una productora de imágenes imperfectas, siendo ideal sólo para los rayos que pasan por su centro paralelos al eje óptico (una línea que pasa por el centro, perpendicular a las superficies de la lente). Las ecuaciones desarrolladas para las relaciones objeto-imagen en una lente con superficies esféricas son sólo aproximadas y se refieren únicamente a los rayos paraxiales, es decir, a los rayos que forman sólo pequeños ángulos con el eje óptico. Cuando la luz es de una sola longitud de onda, hay que tener en cuenta cinco aberraciones, denominadas aberración esférica, coma, astigmatismo, curvatura de campo y distorsión. Una sexta aberración que se encuentra en las lentes (pero no en los espejos), la aberración cromática, se produce cuando la luz no es monocromática (no tiene una sola longitud de onda).
En la aberración esférica, los rayos de luz procedentes de un punto del eje óptico de una lente con superficies esféricas no se encuentran todos en el mismo punto de la imagen. Los rayos que pasan por la lente cerca de su centro se enfocan más lejos que los rayos que pasan por una zona circular cerca de su borde. Para cada cono de rayos procedentes de un punto axial del objeto que se encuentra con la lente, existe un cono de rayos que converge para formar un punto de imagen, siendo la longitud del cono diferente según el diámetro de la zona circular. Siempre que un plano perpendicular al eje óptico se cruce con 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 se conoce 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 se difumina en forma de cometa, se produce cuando los rayos procedentes de un punto del objeto fuera del eje son captados por diferentes zonas del objetivo. En la aberración esférica, las imágenes de un punto del objeto en el eje que caen en un plano perpendicular al eje óptico son de forma circular, de tamaño variable, y se superponen alrededor de un centro común; en el coma, las imágenes de un punto del 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 de rayos central y la otra de un cono que pasa por el borde. La forma habitual de reducir el coma es emplear un diafragma para eliminar los conos de rayos exteriores.
El astigmatismo, a diferencia de la aberración esférica y el coma, es el resultado de la incapacidad 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 que pasan por el 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 se encuentran en el plano meridiano, llamados rayos oblicuos, se enfocan más lejos de la lente que los que se encuentran en el plano sagital. En ambos casos, los rayos no se encuentran en un punto de enfoque, sino como líneas perpendiculares entre sí. Entre estas dos posiciones, las imágenes tienen forma elíptica.
La curvatura de campo y la distorsión se refieren a la ubicación de los puntos de la imagen entre sí. Aunque las tres primeras aberraciones pueden corregirse en el diseño de un objetivo, estas dos aberraciones pueden permanecer. En la curvatura de campo, la imagen de un objeto plano perpendicular al eje óptico se situará en una superficie parabólica denominada superficie de Petzval (en honor a József Petzval, matemático húngaro). Los campos de imagen planos son deseables en fotografía para hacer coincidir el plano de la película y la proyección cuando el papel de ampliación o la pantalla de proyección se encuentran sobre una superficie plana. La distorsión se refiere a la deformación de una imagen. Hay dos tipos de distorsión, que pueden estar presentes en un objetivo: la distorsión de barril, en la que el aumento disminuye con la distancia al eje, y la distorsión de cojín, en la que el aumento aumenta con la distancia al eje.
La última aberración, la aberración cromática, es la incapacidad de una lente para enfocar todos los colores en el mismo plano. Como el índice de refracción es menor 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. El aumento se ve afectado por la aberración cromática, siendo diferente a lo largo del eje óptico y perpendicular a él. La primera se denomina aberración cromática longitudinal y la segunda, aberración cromática lateral.