光学系统的主要作用是对物体成像。一个被照明的物体或者自发光的物体都可以看作无数个物点组成，每个物点发出一个球面波，就像是以该物点为中心的同心光束。
完善像和完善点的概念：如果一球面波经过光学系统后仍为球面波（同心光束），这光束中点为完善像点。物体上的所有点经过光学系统后所成的像叫完善像。
物、像的虚实：
入射的光线交点：实物点
入射光线延长线交点：虚物点
出射光线的交点：实像点
出射光线延长线的交点：虚像点
实物实像：
实物虚像：
虚物实像：
虚物虚像：
一，球面光学成像系统
已知球面曲率半径，折射率n和n’，及光线物方坐标和L和U，求像方的L’和U’。
推导如下：
则可知，当L是一定时，L’是U的函数，因此，同一物点发出的不同孔径角的光线，经过折射后具有不同的L’值。这说明，光波面经过球面光学系统后不再是光波面，所以成像是不完善的。这种现象成为“球差”，是球面光学系统的固有缺陷。
如下图：
二，近轴球面光学系统
1，光路计算
当孔径角很小是，I，I’，U’都很小，这时光线在光轴附近很小的区域，成为近轴区，近轴区内的光线成为近轴光线。
则将角度的正弦值用相应的弧度值来代替，有
2，近轴球面光学系统性质
2.1，折射面成像
1，垂直轴放大率：
2, 轴向放大率：
3, 角放大率：
4, 以上三者关系：
5，拉赫不变量：
2,2，共轴球面（多个球面）系统
过渡公式：
