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球差是軸上點的單色相差，是由于透鏡的球形表面造成的。球差造成的結果是，一個點成像后，形成一個中間亮邊緣逐漸模糊的亮斑，從而影響成像質量。 球差的矯正常利用透鏡組合來消除，由于凸、凹透鏡的球差是相反的，可選配不同材料的凸凹透鏡膠合起來給予消除。 慧差屬軸外點的單色像差。軸外物點以大孔徑光束成像時，發出的光束通過透鏡后，不再相交一點，則一光點的像便會得到一逗點狀，型如慧星，故稱"慧差"。

傳統的幾何光學是以提高光學系統的成像質量為宗旨的學科，它所追求的是如何在焦平面上獲得的圖象。就傳統光學系統匯聚光的性能而言，任何利用成像原理聚光的系統都遠未達到理論上的聚光能力。因此，對于各種純聚光要求的應用來說，如太陽能領域和高能物理領域，只有放棄成像要求才有可能獲得理想的結果。正由于此，新興的技術科學，非成像光學應運而生。

滿足一系列要求的實際光學系統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。在理想情況下，軸上點和軸外點的光束都受孔徑光闌的限制，有基本相同的光束孔徑角，如果視場不太大，整個視場的像面照度基本均勻。光學系統的各個光學零件都由各自的鏡框限定其通光孔，絕大多數情況下是圓孔。有時還在系統中加入固定的或可變的專設光孔。

在理想情況下，軸上點和軸外點的光束都受孔徑光闌的限制，有基本相同的光束孔徑角，如果視場不太大，整個視場的像面照度基本均勻。物點的成像光束是一個以物點為頂點，以入射光瞳為底的空間光錐。此光束經過光學系統以后，其結構會發生變化，對于軸對稱光學系統（絕大多數系統屬這一類），軸上點光束總具有對稱性質，但軸外點光束經系統后失去對稱。已知兩對共軛面位置及放大率，或已知一對共軛面位置及放大率，加上光軸上的兩對共軛點，可以確定理想光學系統的成像。