Khi tia sáng đi qua một chất trong suốt, nó tạo ra hiệu ứng được gọi là khúc xạ. Mỗi bước sóng (màu sắc) của tia sáng sẽ bị khúc xạ ở mức độ khác nhau (gọi là chiết suất của vật liệu). Sự khác biệt về chiết suất này được gọi là hiện tượng tán sắc.
Ống kính máy ảnh hoạt động giống như một lăng kính, tách tia sáng đi qua nó thành quang phổ màu cầu vồng. Khi tia sáng đi qua một thấu kính có bề mặt cong, góc khúc xạ sẽ khác nhau ngay khả khi tia sáng có cùng bước sóng (màu sắc), tùy thuộc vào góc tới. Điều này có thể làm thay đổi điểm hội tụ của các chùm tia sáng có bước sóng khác nhau.
Lý tưởng nhất là để tất cả các tia sáng, dù có bước sóng (màu sắc) khác nhau, cùng hội tụ tại một điểm. Tuy nhiên, trong thực tế, không thể thiết kế một hệ thống quang học cho phép máy ảnh đạt được điều kiện lý tưởng này, vì thế, chất lượng hình ảnh qua máy ảnh phần nào bị suy giảm. Sai lệch này được gọi là “quang sai”. Độ lớn của quang sai là một trong những chỉ số được sử dụng để đánh giá chất lượng của ống kính.
Quang sai ảnh hưởng xấu đến chất lượng hình ảnh, gây ra hiện tượng nhòe màu, nhòe kiểu đuôi sao chổi hoặc các vấn đề khác như thiếu độ sắc nét hoặc độ tương phản trên ảnh. Vì hầu hết các vấn đề liên quan đến quang sai đều có thể khắc phục được khi ta hạn chế lượng ánh sáng đến từ vùng rìa ống kính, nên một biện pháp hữu hiệu để tránh vấn đề này là giảm giá trị điểm dừng của khẩu độ (đóng bớt khẩu độ).
Thấu kính phi cầu và thấu kính UD là công nghệ được sử dụng để giảm quang sai hình ảnh. Không chỉ cung cấp loại ống kính sử dụng thiết kế quang học để bù quang, Canon còn cung cấp loại ống kính sử dụng phương pháp điện tử (xử lý kỹ thuật số) để hiệu chỉnh quang sai, nhất là khi cần ưu tiên tiêu chí nhỏ nhẹ cho ống kính.
