光学系统
由多种光学元件按一定次序组合成的系统
条目
光学系统(optical system)是指由若干光学元件（如透镜、反射镜、棱镜）及带有圆孔的遮光板（即光阑）等按一定顺序组合的系统，通常用来成像或做光学信息处理。[2][3]所有折射面和反射面都是球面，且所有球面曲率中心都在同一直线上的光学系统称为共轴球面系统。[5]在共轴球面系统中，利用系统的几个特殊的点和面可确定物像之间的共轭关系，从而获得复杂系统成像的基本特性和共同规律。[6]
光学系统遵循费马原理，也就是在光学系统中，光沿光程为最小值、最大值和恒定值的路径传播。[1][7]理想光学系统(又称高斯光学系统)由德国天文学家和物理学家高斯于1841年提出，是对实际光学系统的理想化和抽象化[4]，其中入射的同心光束经过光学系统后出射光束仍为同心光束。[8][9][10]理想光学系统简化了光学系统的物像关系描述，揭示了物体、像与系统之间的内在联系[4]，对任意大的物体以任意宽的光束成像都是完善的，能产生清晰的、与物完全相似的像。[11]在均匀透明介质中，除平面反射镜具有上述理想光学系统的性质外，任何实际的光学系统都不能绝对完善地成像。[10]
光学系统由机械部件（如镜架、光阑、遮光罩）和光学镜片（透镜、反射镜、棱镜）组成。[12]光学系统的主要功能是对物体进行成像，以便于观察、摄影或光电检测。[4]常见光学系统包括：人眼[13][14]、显微镜[15]、激光光学系统等[16][17]。
基本原理
光学系统遵循费马原理，这是光学领域的一个核心原理。费马原理，亦称作最短时间原理或最小光程原理。费马原理指出：光线在A、B两点之间传播的实际路径，与其他可能的邻近的路程相比，其光程为极值。简言之，光沿光程为极值（极大、极小或常量）的路径传播。[1][18]若用严格的数学语言来表述，就是：在光线的实际路径上光程的变分为零，即[18]