从光学理论上讲，任何一个光学元件，甚至是最简单的单纯透镜，都有其光学缺陷。人类眼睛的屈光系统相当于一个复杂的光学系统，因此，也不例外会存在其固有的光学缺陷。但由于生物的进化及演变，人类的眼睛要适应在太阳光及昼夜光线变化下的自然界中生活的需要，因而，人类的眼睛具有一系列相应结构来减轻或适应这些生理性光学缺陷。球面像差就是眼睛生理性光学缺陷中的一种。
何为球面像差？通过透镜周边的光线，因其入射角较大，其折射作用也较强，因此，经过透镜周边折射的光线较近轴光线更接近于透镜形成焦点，这种现象称为透镜的球面像差，也就是经周边部的光线比中央部的光线先聚焦。角膜、房水、晶体、玻璃体就像一组透镜，共同构成了人眼的屈光系统，平行光线经正常眼屈光系统后，其周边部的光线成交在视网膜前，而中央部的光线则成像于视网膜之上，也就是说经周边部的光线与经中央部的光线不能结交在同一点上，这就是眼睛的球面像差。
事实上，人眼对球面像差的感觉并不明显。那人眼是如何通过自身的结构减轻或适应球面像差的呢？
1、角膜：人眼的正常角膜是中央部陡峭、周边部较平坦，这种结构可以使透过周边部的光线的焦点更接近透过中央部的光线的焦点，可以减轻球面像差。
2、虹膜：虹膜的存在使眼周边部的光线被其遮挡，光线只能从瞳孔中央部进去眼内，从而大大减少了球面像差。
3、晶状体：晶状体中央部的屈光指数较周边部高，并且核的弯曲度大，因此，中央部的对光线的屈折能力大于周边部，也有抵消球面像差的作用。
由于以上人眼的生理结构的特殊性，使球面像差对眼睛的成像质量影响并不大。如果因为外伤、发育异常、眼部手术、药物的作用及一些疾病等，造成了上述结构的损伤和破坏，则会使这些光学缺陷暴露出来，干扰眼的成像及视物的清晰度。
