球差是軸上點(diǎn)的單色相差，是由于透鏡的球形表面造成的。球差造成的結(jié)果是，一個(gè)點(diǎn)成像后，形成一個(gè)中間亮邊緣逐漸模糊的亮斑，從而影響成像質(zhì)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(diǎn)的單色像差。軸外物點(diǎn)以大孔徑光束成像時(shí)，發(fā)出的光束通過透鏡后，不再相交一點(diǎn)，則一光點(diǎn)的像便會(huì)得到一逗點(diǎn)狀，型如慧星，故稱"慧差"。

傳統(tǒng)的幾何光學(xué)是以提高光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量為宗旨的學(xué)科，它所追求的是如何在焦平面上獲得的圖象。就傳統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)匯聚光的性能而言，任何利用成像原理聚光的系統(tǒng)都遠(yuǎn)未達(dá)到理論上的聚光能力。因此，對(duì)于各種純聚光要求的應(yīng)用來說，如太陽能領(lǐng)域和高能物理領(lǐng)域，只有放棄成像要求才有可能獲得理想的結(jié)果。正由于此，新興的技術(shù)科學(xué)，非成像光學(xué)應(yīng)運(yùn)而生。

滿足一系列要求的實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)往往不是幾個(gè)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(xué)零件組成，并且要通過合理設(shè)置光闌、精細(xì)校正像差和恰當(dāng)確定光學(xué)零件的橫向尺寸等手段才能得到合乎需要的高質(zhì)量系統(tǒng)。在理想情況下，軸上點(diǎn)和軸外點(diǎn)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(gè)視場的像面照度基本均勻。光學(xué)系統(tǒng)的各個(gè)光學(xué)零件都由各自的鏡框限定其通光孔，絕大多數(shù)情況下是圓孔。有時(shí)還在系統(tǒng)中加入固定的或可變的專設(shè)光孔。

在理想情況下，軸上點(diǎn)和軸外點(diǎn)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(gè)視場的像面照度基本均勻。物點(diǎn)的成像光束是一個(gè)以物點(diǎn)為頂點(diǎn)，以入射光瞳為底的空間光錐。此光束經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)以后，其結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化，對(duì)于軸對(duì)稱光學(xué)系統(tǒng)（絕大多數(shù)系統(tǒng)屬這一類），軸上點(diǎn)光束總具有對(duì)稱性質(zhì)，但軸外點(diǎn)光束經(jīng)系統(tǒng)后失去對(duì)稱。已知兩對(duì)共軛面位置及放大率，或已知一對(duì)共軛面位置及放大率，加上光軸上的兩對(duì)共軛點(diǎn)，可以確定理想光學(xué)系統(tǒng)的成像。