如图2所示，因光学元件未能对准，轴外以同一角度进入镜头的光线未能聚焦一点，形成了向下弥散的轨迹。

减小光圈可以消除一些慧差的影响，但是减小光圈也会影响成像必需的其他要素。在这种情况下，需要有专门的彗差校正设计镜头。

图4显示图像平面为曲面，因为每个焦点都位于垂直于光轴的不同平面上。用一条线连接这些点时，会显示出一个曲面。光线离开光轴进入镜头后，焦点并没有聚焦在传感器上。

相机镜头已在很大程度上对场曲进行了校正，但许多镜头可能会存在一些不同程度的场曲。有些传感器制造商正在开发可校正场曲的传感器，这样就无需采用高精度的光学元件，可降低镜头成本。

在两个垂直平面上传播的光线通过镜头聚焦于不同点时会产生散光，在拍摄的图像中表现为线条缺失清晰度。

从图3中可以看到，红色平面和蓝色平面相垂直，图像的最佳清晰度是传感器位于两平面各自的聚集点之间。当光学元件未能对准时，图像远离中心的边缘因散光出现失真，同时慧差也会随之加剧。

用于降低散光的光学元件最初由卡尔蔡司设计，并且已经有了一百多年的发展历史。如今通常只有劣质镜头才会出现因光学元件未对准而引起的散光，或者在镜头掉落导致内部光学元件发生损坏或位移的情况下才会发生。

畸变是指图像向图像边缘的扭曲，但不影响图像的清晰度。焦距极长或极短的镜头的畸变可能最为突出。两种最常见的畸变形式是桶形畸变和枕形畸变。

桶形失真

桶形畸变（又称桶形失真）的图像边缘出现了远离中心的弯曲。这在视觉上看起来像是图像中心外凸，图像中心的放大率大于图像边缘的放大率。

如图5所示，网格线用于帮助说明桶形畸变如何使图像向靠近侧面和边缘的地方拉伸。

进入镜头的光线偏离光轴并导致桶形畸变。使用广角镜头可形成更大的成像区域，视野会更宽，图像边缘的畸变会更严重，但更宽视野的优点可能比图像边缘的像差更重要。直线镜头可以补偿桶形失真并拉直视野。对于需要宽视野以更好捕获景观的航空成像，可多台使用极短焦距的相机，并排拍摄。   

枕形畸变

枕形畸变与桶形畸变相反，在视觉上，图像的边缘看起来会向图像中心弯曲收缩，边缘放大率大于中心区域。如图6所示，边缘的网格线越往中心弯曲，四角呈现可视的变形。

枕形畸变像差最常见于焦距较长的远摄镜头。远摄镜头将放大图像中的目标，焦距越长，最终图像裁剪和缩放程度就越高。与其他像差一样，该因素主要影响图像的边缘和侧面。因此，保持图像清晰的最简单方法是采用较小光圈的镜头。在图6中，图像的中心保持原样，未发生失真，因此使用较小的光圈，最终可以阻挡从边缘处进入的失真光线。

复杂畸变

复杂畸变（又称胡子畸变）是融合上述桶形失真和枕形失真而成的复杂畸变。胡子畸变会导致图像中心向外弯曲，图像四周向中心弯曲。这是一种很罕见的畸变，其中影响图像成像质量的畸变不止一种。胡子畸变通常表明镜头设计非常差，因为这种畸变产生的原因在于光学错误导致像差融合。

几乎所有用过相机的人都熟悉散焦像差。当图像只发生失焦时，就会出现散焦像差。图像清晰度和对比度降低会导致细节随着镜头逐步换景而变得更加模糊。通常原因在于图像中没有目标位于目标发射或反射的光聚到传感器的位置。这意味着光线将在距离传感器很远不同图像平面上聚焦，从而导致图像完全模糊。如图7所示，所有光线都将形成很大的弥散圆，导致图像完全失焦。

如需解决散焦问题，只需调整镜头的焦距或相机的位置，直到目标清晰聚焦。但是，在某些条件下，相机无法聚焦于特定目标。通常原因在于距离，主体离镜头太近或太远。在无法聚焦的情况下，可能需要使用不同的相机镜头来改变焦距和最小焦距。或者缩小光圈也可以让镜头聚焦在更远的其他目标上，有效增加景深，即保持对焦的最近和最远目标之间的距离。

纵向/轴向像差（也称纵向/轴向色差）

光的颜色代表一种特定波长的光。彩色图像将有多个波长进入镜头并由于折射而聚焦在不同的点。纵向或轴向色差产生的原因是不同波长光线沿光轴在不同点聚焦。波长越短，其焦点就越靠近镜头，而波长越长，则会发生相反情况，即焦点离镜头越远，如图8所示。采用更小的光圈，进入镜头的光线可能仍会聚焦在不同的点，但“弥散圆”的宽度（直径）会大幅减小，避免图像模糊严重。

横向/侧向像差（又称横向/侧向色差）

导致不同波长沿图像平面分布的离轴光为横向或侧向色差。这种像差会导致图像主体边缘形成彩色边纹。校正难度比纵向色差更高。

可以使用产生不同折射率的消色差双合透镜来解决这个问题。将可见光谱的两端聚焦在同一个焦点上，可以去除彩色边纹。对于横向和纵向色差，减小光圈大小也有助于解决这一问题。此外，建议最好不要在高对比度环境（即背景非常亮的图像）中对目标进行成像。显微镜中可以使用复消色差（APO）的镜头来代替消色差镜头，消色差镜头利用三个透镜元件来校正入射光的所有波长。当颜色成为关键要素时，确保减少色差将会产生最佳效果。

随着传感器像素越来越高，镜头设计中的缺陷会随着更严重的像差变得更加明显。有几种类型的像差，这些像差的共同点是会模糊边缘附近的图像。改善图像聚焦以使更多FoV处于聚焦点的最简单方法是采用较小的镜头光圈。在发生轻微像差的情况下，这一方案一般为首选解决方案。该方案将提供更长的景深，但同时也会降低图像的亮度。因此，只有在照明充足时，该解决方案才可行。但镜头系统内的光学元件可能会出现偏差。在像差非常强的情况下，仔细查看相机镜头的内部光学元件可能是唯一的解决方案。为避免出现这种情况，镜头应始终轻拿轻放，并进行固定，以避免遭受过度冲击或振动。有些像差问题可以通过调整镜头的内部光学元件来修复，但需要大量的精密工作，并且只建议由训练有素的专业人员进行精密修复。需要注意的是，另一种常见的像差是球面像差（球差）。由于球面透镜元件的形状为曲面，光线越靠近曲面边缘，就会以更陡峭的角度弯曲，导致光线沿着光轴聚焦在不同的点上。