色差（Chromatic aberration） 色差是透鏡成像的一個嚴(yán)重缺陷，發(fā)生在多色光為光源的情況下，單色光不產(chǎn)生色差。光學(xué)系統(tǒng)的功能就是消色差。 色差一般有位置色差，放大率色差，位置色差使像在任何位置觀察都帶有或暈環(huán)，使像模糊不清，而放大率色差使像帶有彩色邊緣。 光線在均勻的各向同性介質(zhì)中，兩點之間以直線傳播，當(dāng)通過不同密度介質(zhì)的透明物體時，則發(fā)生折射現(xiàn)像，這是由于光在不同介質(zhì)的傳播速度不同造成的。當(dāng)與透明物面不垂直的光線由空氣射入透明物體時，光線在其介面改變了方向，并和法線構(gòu)成折射角。

理想光學(xué)系統(tǒng)具有下述性質(zhì)：①交于物點的所有光線經(jīng)光學(xué)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(yīng)像方的一條直線稱共軛線；相對應(yīng)的面稱共軛面。滿足一系列要求的實際光學(xué)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(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)。在實際光學(xué)系統(tǒng)中，軸外點成像光束往往受其他光學(xué)零件通光孔的限制，結(jié)果是軸外點的光束孔徑角比軸上點的小得多。這是因為要使軸外點也以充滿入射光瞳的光束成像時，那些遠(yuǎn)離孔徑光闌的透鏡需要有相當(dāng)大的直徑，并且對全孔徑軸外光束校正好像差也非常困難。

入射和出射同心光束的交點分別稱為物點和像點。首先由德國科學(xué)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(xué)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(xué)系統(tǒng)的要求。由于光學(xué)系統(tǒng)的軸對稱性，軸上點光束無需區(qū)分子午光束與弧矢光束，軸外點光束則一定是對子午平面對稱的。主光線就是子午平面與弧矢平面的交線。由于主光線要經(jīng)系統(tǒng)各個表面的折射、反射而改變其方向，所以，弧矢平面也逐面發(fā)生變化而不是一個統(tǒng)一的平面。