光學系統(tǒng)（optical system）是指由透鏡、反射鏡、棱鏡和光闌等多種光學元件按一定次序組合成的系統(tǒng)。通常用來成像或做光學信息處 理。曲率中心在同一直線上的兩個或兩個以上折射（或反射）球面組成的光學系統(tǒng)稱為共軸球面系統(tǒng)，曲率中心所在的那條直線稱為光軸。 

一個光學系統(tǒng)除了要考慮高斯光學的有關問題，諸如物像共軛位置、放大率、轉像和轉折光路等以外，還需考慮成像范圍的大小、成像光束孔徑角的大小、成像波段的寬窄以及像的清晰度和照度等一系列問題。滿足一系列要求的實際光學系統(tǒng)往往不是幾個透鏡的簡單組合，而由一系列透鏡、曲面反射鏡、平面鏡、反射棱鏡和分劃板等多種光學零件組成，并且要通過合理設置光闌、精細校正像差和恰當確定光學零件的橫向尺寸等手段才能得到合乎需要的高質量系統(tǒng)。

理想光學系統(tǒng)

理想光學系統(tǒng)是能產(chǎn)生清晰的、與物完全相似的像的成像系統(tǒng)。光束中各條光線或其延長。

線均交于同一點的光束稱為同心光束。入射的同心光束經(jīng)理想光學系統(tǒng)后，出射光束必定也是同心光束。入射和出射同心光束的交點分別稱為物點和像點。理想光學系統(tǒng)具有下述性質：①交于物點的所有光線經(jīng)光學系統(tǒng)后，出射光線均交于像點。反之亦然。這一對物像可互換的點稱為共軛點。②物方的每條直線對應像方的一條直線稱共軛線；相對應的面稱共軛面。③任何垂直于光軸的平面，其共軛面仍與光軸垂直。④對垂直于光軸的一對共軛平面，橫向放大率為常量。研究理想光學系統(tǒng)上述物像兩方一一對應關系的理論稱為高斯光學。首先由德國科學家C.高斯在1841年的著作中闡明。實際上不存在真正的理想光學系統(tǒng)。共軸球面系統(tǒng)在近軸條件下可近似滿足理想光學系統(tǒng)的要求。 

基點和基面

決定理想光學系統(tǒng)物像共軛關系的幾對特殊的點和面。

焦點和焦面

光軸上與無窮遠像點共軛的點稱為物方焦點（或第一焦點），記作F；光軸上與無窮遠物點共軛的點稱為像方焦點（或第二焦點），記作F'。通過F和F′點并與光軸垂直的面稱為物方焦面（第一焦面）和像方焦面（第二焦面）。

主點和主面

橫向放大率等于1的一對共軛面稱主面，兩主面與光軸的交點稱主點。從物方焦點F發(fā)出的任一光線，經(jīng)光學系統(tǒng)后成為平行于光軸的光線，延長這對共軛光線得其交點M，這交點的集合構成物方主面（第一主面），該主面與光軸的交點H稱物方主點（第一主點）。平行于光軸的光線入射后，出射光線交于像方焦點F'，延長這對共軛光線得其交點M'，該交點的集合構成像方主面（第二主面），它與光軸的交點H'稱像方主點（第二主點）。兩主面是一對共軛面，兩主點是一對共軛點。兩主面上任一對共軛點離光軸的高度相等，橫向放大率為1。

節(jié)點和節(jié)面

光軸上角放大率為1的一對共軛點稱節(jié)點，通過節(jié)點并與光軸垂直的面稱節(jié)面。

物像關系

高斯光學中把具體的光學系統(tǒng)抽象概括成由基點和基面組成的系統(tǒng)，物距、像距及焦距均以兩個主點為基準計算。物點Q和物方焦點F至物方主點H的距離s和f分別為物距和物方焦距；像方主點H'至像點Q'和像方焦點F'的距離分別為像距s'和像方焦距f'。物和像的位置關系由下式表示：

f'/s'+f/s=1

此式稱高斯公式。物、像位置也可用x、x'表示，兩者間的關系為：

xx'=ff'

此式稱牛頓公式。