넓은 뜻으로는 회전대칭인 결상계(結像系)의 단색광에 대한 수차. 파장 변동에 따른 구면수차의 색수차(色收差)를 고찰하는 경우도 있다.

광학계에서는 자이델의 5수차로 분류되지만, 전자광학계의 자기 장형 전자렌즈에서는 별종인 것도 생긴다.

좁은 뜻으로는 5수차 중 주광선에 대해 회전대칭인 것을 가리킨다.

특히 물점이 결상계의 대칭축(주축) 위에 있을 때를 가리키는 경우가 많은데, 이때는 5수차 중 다른 것은 일어나지 않는다.

직교면(파면) 위의 위치에 따라 영상점의 다름이 원인이므로, 물점을 나와서 광학계로 입사하는 광선이 주축과 이루는 각 u로 구별하고, 물점이 무한원에 있을 때는 입사광선과 주축과의 거리 h를 쓴다.

u(또는 h)가 0인 극한의 근축광선에 의한 영상점을 Q라 하고, 일반적인 광선이 주축을 절 단하는 점과 Q의 거리 △x를 세로의 구면수차, 또 Q 에서 주축에 수식으로 세운 평면을 절단하는 점과 Q 의 거리 △y를 가로의 구면수차라고 한다.

u(또는 h)가 작을 때 △x는 그 제곱부터 시작하는 짝수멱급수, △y는 세제곱부터 시작하는 홀수멱급수가 된다.

볼록렌즈 1개에서는 광선이 주축을 절단하는 점이 Q의 바로 앞에 와서, △x는 음이다.

렌즈 여러 개를 조립해도 완전히 수정되지는 않으므로 특정한 u(또 는 h)에 대해서만 0이 되도록 하는 경우가 많다.

대부분의 u에 대해 △x가 음일 때는 보정부족, 양일 때 는 보정과도라고 한다.

구면수차가 없는 공역점(共役点)을 무수차점(無收差点)이라 하고 구면수차 제거의 조건과 사인조건을 합친 것을 불유계조건(不遊系條件)이라고 한다.