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光學系統是由一系列折射或者反射表面組成，各個表面的曲率中心通常位于同一條直線上，這條直線就叫光軸，這樣的光學系統則稱為共軸光學系統。目前，絕大部分工業鏡頭都屬于共軸光學系統。
所謂理想光學系統，就是能對任意寬空間內的點以任意寬的光束成完善像的光學系統。具體可以表述如下：
物空間中一點對應于像空間中的一點。這一對對應點稱為共軛點；
物空間中一條直線對應于像空間中的一條直線。這一對對應的直線稱為共軛線；
如物空間一點位于直線上，其在像空間中的共軛點必位于該直線的共軛直線上
由此可以推廣到：物空間中任意同心光束對應于像空間中有一共軛的同心光束，物空間中任意平面對應于像空間中有一共軛的平面。
而實際的光學系統，由于各種像差的存在，不可能得到完善的像，因此需要嚴格精細的計算和設計，校正其各類像差，使其對于一定大小的物體以一定寬的光束所成的像盡量完善。
焦點與焦平面
如圖
1 所示，物方所有平行于光軸入射的光線經過光學系統后都將通過像方光軸上的一點F'，該點稱為光學系統的像方焦點或后焦點，這是物方無窮遠軸上點的共軛點；相反，如果物方光軸上的一點F 所發出的光線經過光學系統后，平行于光軸出射，則該點稱為光學系統的物方焦點或前焦點，這是像方無窮遠軸上點的共軛點。
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