Хотя оптическое, а следовательно, и фотографическое изображение предмета может быть получено с помощью любой одной собирательной линзы, такие линзы в качестве фотографических объективов не применяются. Не использование таких линз имеет причину низкого качества получаемого изображения: недостаточной общей резкости изображения в центре поля, полной нерезкости по краям и искривления прямых линий на краях изображения. Все это объясняется целым рядом оптических недостатков, свойственных простым линзам и называемых аберрациями.
Главные аберрации линз: сферическая, кома, хроматическая, дисторсия, астигматизм и кривизна поля картинки.
Сферическая аберрация состоит в том, что лучи, попадающие на края линзы, собираются ближе к линзе, чем лучи, попадающие на центральную ее часть. Вследствие этого изображение точки на плоскости получается в виде размытого кружка.Сущность аберрации состоит в том, что лучи, попадающие на линзу из одной светящейся точки, не собираются в одной точке.
Кома является частным случаем сферической аберрации для боковых лучей, вследствие чего изображение точки на краях поля изображения получается в виде кометы.
Хроматическая аберрация является следствием дисперсии света и состоит в том, что луч белого света, проходя через линзу, разлагается на составляющие его цветные лучи, из которых коротковолновые (синие и фиолетовые) лучи преломляются сильнее и сходятся ближе к линзе, чем длинноволновые (оранжевые и красные).
Как и в случае сферической аберрации, изображение светящейся точки на плоскости, вследствие хроматической аберрации, получается в виде размытого кружка.
Дисторсия заключается в изменении масштаба изображения с удалением от центра поля к краям, вследствие чего прямые линии искривляются к центру или краям.
Астигматизм (от греческого stigma - точка. Астигматизм значит бесточие) и связанная с ним кривизна поля изображения заключается в невозможности получить на краях поля изображение точки в виде точки или даже в виде диска.
Астигматизм объясняется тем, что конусообразный пучок лучей, идущий из светящейся точки, расположенной в стороне от главной оптической оси, и попадающий наклонно к оптической оси линзы, претерпевает различное преломление в разных точках линзы.
Так как поверхность линзы представляет собой часть шаровой поверхности, то лучи, расположенные в вертикальной плоскости, встречаются с линзой по линии меридиана АА1, а расположенные в горизонтальной плоскости - по линии параллели ВВ1, имеющей большую кривизну, чем линия меридиана. Вследствие этого первые лучи дают изображение точки дальше от линзы, чем вторые, и изображение точки получается в виде размытого креста. По той же причине возникает и кривизна поля изображения, вследствие чего получить резкую картинку одновременно в центре и на краях поля становится невозможным.
Как в простой линзе, так и в сложном объективе все аберрации действуют совместно.
Устранение или смягчение аберрации достигается главным образом сочетанием в объективе нескольких линз разной формы и изготовленных из различных стекол, что и служит основной причиной сложности современных объективов. Некоторые из них содержат семь и более линз.
Полностью устранить все аберрации в фотографическом объективе невозможно. Они могут лишь быть уменьшены до практически необходимых пределов. Оставшиеся в объективе аберрации носят название остаточных, совокупность которых характеризует состояние коррекции (исправленности) объектива и определяет качество даваемой им картинки.
Объективы, практически свободные от всех аберраций, называются анастигматами.