像散(Astigmatism)
在測試鏡頭時(shí)常會(huì )看中間及邊緣的成像質(zhì)素，幾乎可以肯定，越接近邊緣的影像質(zhì)素約會(huì )下降，而這是由于水平面光線(xiàn)和垂直面光線(xiàn)聚焦在不同焦點(diǎn)上所引起。
根據現代物理學(xué)原理，光線(xiàn)以波動(dòng)能量形式傳播，而且相對光線(xiàn)的傳播方向，光波震動(dòng)的方向是四方八面的。如果用向量（Vector）方式理解，一束光線(xiàn)可分為水平方向震動(dòng)和垂直線(xiàn)方向震動(dòng)兩部分。當光線(xiàn)從偏離中軸的斜角度射入，有機會(huì )出現水平面光線(xiàn)和垂直面光線(xiàn)聚焦在主軸不同位置的誤差。此時(shí)兩個(gè)焦點(diǎn)之間所產(chǎn)生的影像會(huì )變得模糊，邊緣像滲開(kāi)一樣。
偏離中軸進(jìn)入鏡片的光線(xiàn)可分為水平面光線(xiàn)(橙色)和垂直面光線(xiàn)(綠色)，而它們各自的焦點(diǎn)卻在不同位置。
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由一張測試圖中100%局部裁切，左為圖片中心，成像清晰；而右邊為圖片的角落，出現明顯的像散。
為解決問(wèn)題，有些鏡頭會(huì )干脆將覆蓋率加大，如用于A(yíng)PS-C的鏡頭，可能本來(lái)能蓋過(guò)全幅，但為保持畫(huà)質(zhì)而犠牲了邊緣畫(huà)面。所以，APS-C的鏡頭多不建議用在全幅機上。就算可以，也會(huì )有嚴重的四角失光或邊緣像散。
桶狀變形(Barrel Distortion)
亦可稱(chēng)為負變形（Negative distortion），這是一種成像缺陷。桶狀變形的影像像點(diǎn)會(huì )隨著(zhù)與中心點(diǎn)距離之增大而移位。令影像中的“直線(xiàn)”中段向外彎曲，兩端則向中心彎曲變成“曲線(xiàn)”。所以，方形物體的影像會(huì )變成四角向內收縮，邊線(xiàn)中段則向外凸出，好像一個(gè)木桶，因此被稱(chēng)為桶狀變形。
通常，隨著(zhù)鏡頭視角的擴大（亦即焦距的縮短），桶狀變形會(huì )變得愈來(lái)愈嚴重。具體點(diǎn)說(shuō)，廣角鏡頭所拍得的影像，便最常出現桶狀變形現像。下圖是一幅以24mm廣角鏡頭拍攝的照片，明顯地照片的邊緣位置向內彎曲了。
而且，如果用魚(yú)眼鏡頭拍攝，影像更會(huì )變成圓形。
色差現象(Chromatic Aberration)
相機鏡頭是用白光來(lái)形成影像的，而白光則是由各種不同波長(cháng)的可見(jiàn)光組合而成。雖然同是電磁波，不過(guò)不同波長(cháng)（顏色）的可見(jiàn)光在穿過(guò)玻璃時(shí)會(huì )有不同的速度，因此亦有所謂不同的折射率。利用這個(gè)原理，我們只要利用菱鏡便可將白光分解成不同顏色（波長(cháng)）的光線(xiàn)。
相機鏡頭由玻璃構成，利用折射原理將可見(jiàn)光聚焦而成為影像。光線(xiàn)穿過(guò)鏡頭后，有機會(huì )出現類(lèi)似菱鏡的效果，不同波長(cháng)的光線(xiàn)不能在同一焦點(diǎn)上聚焦，在影像上形成色散，即是所謂的紫邊現像。大家可以透過(guò)下圖了解鏡頭的色差如何在影像中央及邊緣形成色散現像。
理論上色散在影像中央及邊緣都可以發(fā)生，不過(guò)由于邊緣的光程較長(cháng)，因此色散也就特別明顯。由于短波長(cháng)的折射率較高，因此紫色對色差也特別敏感。由色差而形成的紫邊，通?？梢栽诋?huà)面邊緣看到，而由于紫色折射得較多，所以紫邊一般都是由內向外擴散。此外，遠攝鏡頭的光程長(cháng)，色散的現像也就特別容易看到。
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色散現像在鏡頭邊緣較為明顯，而紫邊一般都是由內向外擴散的。
影像中央的色散紫邊較少。
為解決色差問(wèn)題，鏡頭廠(chǎng)商就想盡辦法從鏡片的構造入手，包括采用不同折射、散射特性之鏡片組合。佳能早就成功以人工螢石晶體（CaF2）的低色散特性大大減少鏡頭色差，其于1969年推出首支采用螢石鏡片的超遠攝鏡頭FL-F300mm f/5.6。時(shí)至今日，螢石鏡片及UD超低色散鏡片已廣泛采用在佳能高質(zhì)素EF鏡頭內。兩片UD鏡片相等于一片螢石鏡片的減色差效果，而一片超級UD鏡片則可提供相等于一片螢石鏡片的效能。
像場(chǎng)彎曲(Curve of field)
CCD/CMOS是一個(gè)平面，但鏡頭投射的像場(chǎng)卻是略曲的，這個(gè)現象可用以下圖片解釋。
這是略為夸張化的像場(chǎng)彎曲，由于光軸的距離一致，實(shí)際上兩邊對象的對焦點(diǎn)會(huì )比中心略前，所以收縮光圈加長(cháng)景深，可以改善情況。
假設鏡頭前有三個(gè)對象，位置保持在一個(gè)平面上，鏡頭以中間的對象對焦。此時(shí)，兩旁的對象與鏡頭的距離其實(shí)比中間距離略遠，到達相機內的平面時(shí)，便會(huì )在平面略前部份焦聚，使得中心兩旁的對象顯得模糊。
衍射現象(Diffraction)
當光線(xiàn)通過(guò)一些窄蓬或小孔時(shí)，物體邊緣會(huì )出現光波分散的現象，這種光學(xué)現象便稱(chēng)為“衍射”。
從攝影的角度來(lái)說(shuō)，當光圈太小時(shí)衍射現象便會(huì )出現，令影像邊綠位置變得松散。這是一種光波的基本特性，與鏡片的光學(xué)質(zhì)素無(wú)關(guān)。
而且，衍射也會(huì )導致數碼相機出現紫邊現象。
眩光(Flare)
亦稱(chēng)為“鬼影”，是在相機和其他光學(xué)儀器內，由于鏡片表面、鏡筒內壁或機械零件表面反射而產(chǎn)生的非成像光線(xiàn)。
射入CCD（或傳統相機的菲林）的眩光會(huì )令影像全部或局部亮度增加、反差度降低而產(chǎn)生灰霧，使畫(huà)面變得平淡而欠缺質(zhì)感。有時(shí)更會(huì )發(fā)生二次或多次反射，使影像變得更加模糊。
焦距(Focal Length)
簡(jiǎn)單點(diǎn)來(lái)看，數碼相機鏡頭的成像原理等同一片凸透鏡，將自景物反射出來(lái)的光線(xiàn)聚焦在感光組件（焦平面）上成為一個(gè)清晰的畫(huà)面。不同曲率的凸透鏡，能夠將光線(xiàn)聚焦在不同距離后的焦平面上，而且曲率愈高的凸透鏡，聚焦時(shí)所需要的距離也愈短。為統一起建，在物理學(xué)原理上，凸透鏡的曲率便以透鏡將自無(wú)限遠投射過(guò)來(lái)的光線(xiàn)聚焦到焦平面時(shí)，透鏡與焦平面之間的距離來(lái)計算，這個(gè)距離便稱(chēng)為焦距。焦距愈長(cháng)，曲率便愈低；焦距愈短，曲率便愈高。
數碼相機的鏡頭等同凸透鏡，而且鏡頭在變焦時(shí)更相當于改變凸透鏡的曲率，因此變焦鏡頭的實(shí)際焦距多數以一個(gè)范圍來(lái)表示，例如 24-105mm。利用不同焦距的鏡頭，攝影師可以營(yíng)造出不同透視感、不同景深的照片。焦距愈長(cháng)的鏡頭，拍攝出來(lái)的照片帶有較大壓迫感，景深也愈淺。相反，焦距愈短的鏡頭，拍攝出來(lái)的照片透視感愈強烈，景深也愈深。
焦距變換比率(Focal Length Ratio)
目前大多數單反相機采用APS-C畫(huà)幅的傳感器，由于其影像面積小于菲林的影像面積（即小于35mm），所以當同一鏡頭安裝于A(yíng)PS-C數碼單反后就會(huì )因為視角變小而變成更長(cháng)的焦距鏡頭，令原來(lái)的鏡頭焦距和視角數值也失去了本身的意義。因此，相機生產(chǎn)商便通過(guò)“焦距變換比率”來(lái)讓用家可以了解鏡頭的實(shí)際視角與等效焦距。
焦距變換比率可以由CCD面積與菲林面積的比例來(lái)進(jìn)行計算。舉例說(shuō)，與35mm菲林的成像面積比較起來(lái)，當CCD的成像面積是8.4x5.6mm時(shí)，其邊長(cháng)僅相當于35mm菲林的1/4。因此，50mm焦距的鏡頭，當安裝上去就會(huì )變?yōu)?00mm的長(cháng)焦鏡頭。
以下是焦距變換比率的計算公式：
菲林邊長(cháng)/CCD邊長(cháng)=焦距變換比率：鏡頭原焦距x焦距變換比率=鏡頭于數碼機身上的等效焦距
以變換比率為1.3的佳能EOS 1D MARK IV及一支17-35mm的鏡頭為例，鏡頭于機身上的等效焦距將會(huì )變?yōu)?2.1-45.5mm。
最佳光圈值(Optimum Aperture)
指鏡頭在正確對焦的CCD（或菲林）平面上能產(chǎn)生最清晰影像的光圈值。以大多數優(yōu)質(zhì)鏡頭而言，最佳光圈值是將其最大光圈值縮小一至二級。舉例說(shuō)，當用一支最大光圈值為f/2.8的鏡頭進(jìn)行拍攝時(shí)，得出的影像質(zhì)素應以f/4.0或f/5.6光圈為最佳。
理論上光圈孔徑愈大影像質(zhì)素會(huì )愈好，但由于像差會(huì )隨著(zhù)孔徑的增大而急劇增加，使影像質(zhì)素變差。另外，光圈太小則會(huì )產(chǎn)生衍射現象（在數碼攝影中，小光圈更會(huì )增加曝光時(shí)間，使影像出現噪聲現象）令影像像質(zhì)降低。因此，最佳光圈值便是避免以上兩種現像出現的平衡點(diǎn)，亦即最大光圈值低一至兩級。
球面像差(Spherical aberration)
用來(lái)聚焦的鏡片構造最簡(jiǎn)單的就是球面鏡，球面鏡的意思即鏡片的彎曲率呈圓形，可以理解為一個(gè)正圓球體的其中一個(gè)部分，因此就稱(chēng)為球面鏡。實(shí)際上，球面鏡不能將所有光線(xiàn)聚焦在同一點(diǎn)，透過(guò)鏡片邊緣進(jìn)入的光線(xiàn)會(huì )偏離焦點(diǎn)形成像差。尤其在大光圈的時(shí)候，有較多光線(xiàn)可以通過(guò)鏡片。最明顯就是一些光點(diǎn)會(huì )虛化成一團光，這是由于邊緣位置進(jìn)入的光線(xiàn)與中心聚焦的偏差較大所致。
要改善這種問(wèn)題，可以將光圈收縮。而鏡頭設計上亦可以利用特別的凹、凸透鏡組合修正折射角度?，F代鏡頭則愛(ài)用非球面鏡來(lái)修正這種問(wèn)題，尤其是對于恒定大光圈的鏡頭，鏡片直徑大、球面像差也越明顯，所以有些高級鏡頭可能有多達三片非球面鏡。
非球面鏡利用鏡片邊緣曲率與中央部份曲率的差異，將聚焦于前方的光線(xiàn)移后到正確的對焦點(diǎn)，令成像更加銳利。
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