實際光學系統根據需要，總具有一定大小的孔徑和視場，此時，物點發出的光線中，部分或全部遠離近軸區，光線與光軸夾角的正弦值不可能再用角度值（單位為弧度）代替而不產生誤差，故實際光路與由高斯光學所決定的理想光路有所偏離，導致成像的缺陷。將這種成像缺陷稱為像差。
對於單色光而言，有5種不同性質的像差，它們分別是球差、彗差、像散和像面彎曲及畸變。前四者使物點的像成為模糊的彌散班，畸變使像發生變形。
> 另外，制造光學零件的光學材料，其折射率隨波長而異，用白光或復色光經光學系統成像時，會因各色光之間的光路差異而產生色差。色差分二種：軸向色差和垂軸色差。所有像差的精確值，都需根據它們的定義通過光線追跡的方法而求得。