单个凸透镜能够成像，是人们从基础光学中早已熟知的事实。但大多数光学成像系统都不只限于单个透镜，它可以是由若干个透镜（正透镜或负透镜）和其他光学元件（例如棱镜、光阑等）组合成的复合系统。因此，在考察光学系统对成像的影响时，必须在若干个可能对光束起限制作用的通光孔径中，找到对光束起实际限制作用的那个孔径，该孔径可能是某一透镜的边框，也可能是光路中某一个特定光阑，我们把它称为孔径光阑（Aperture Stop）或有效光阑（Effective Stop）。由基础光学知道，孔径光阑通过它前面的光学系统所成的像，称为系统的入射光瞳，简称入瞳（Entrance Pupil，记为En.P.），它决定着进入系统的光束的大小。孔径光阑通过它后面的光学系统所成的像，称为出射光瞳，简称出瞳（Exit Pupil，记为Ex.P.），它决定着从系统出射的光束的大小，并且，入射光瞳、孔径光阑和出射光瞳三者相互共轭。
根据基础光学的讨论，一个成像系统的外部性质可以由入射光瞳或出射光瞳来描述。因此，不管成像系统的详细结构如何，都可以将它归结为下列普遍模型。光波由物平面变换到像平面，可以分为3个过程，即光由物平面到入瞳面，再由入瞳面到出瞳面，最后由出瞳面到像平面，如图3.2.1所示。当光波通过成像系统时，波面要受到入瞳的限制，从而产生衍射效应。又因入瞳与出瞳彼此共轭，故物空间入瞳对入射波的限制，变换到像空间就成为出瞳对出射波的限制。这两种限制是等价的，是同一种限制在两个空间的反映。这一结论称为光束限制的共轭原理。在考虑光波通过光学系统的衍射效应时，只需考虑其中的任何一种限制（例如，在本书中，通常是考虑出瞳对光波的衍射作用）。至于光波从入瞳到出瞳的传播，由于在此过程中波面已不再受到别的限制，故此段传播可以用几何光学很好地描述。有了光瞳的概念，在研究光学成像系统的性质时，可以不去涉及系统的详细结构，而把整个系统的成像看成是一个“黑箱”的作用，只需知道黑箱边端（即入瞳和出瞳平面）的物理性质，就可以知道像平面上合乎实际的像场分布。
为此，需要首先知道这个“黑箱”对点光源发出的球面波的变换作用。对于实际光学系统，这一边端性质千差万别，但总的来说可以分成两类，即衍射受限系统和有像差系统。在图3.2.1中，设P0（x0，y0）为物平面上任一点源，如果从该点发出的发散球面波通过成像系统后因受该系统的限制，转换成了新的理想球面波，并且在像平面上会聚成一个理想像点，则称该成像系统是衍射受限的（Diffraction-Limited）。因此，衍射受限系统的作用，就是将投射到入瞳上的发散球面波变换成出瞳上的会聚球面波。至于有像差的系统，其边端条件是：点光源发出的发散球面波投射到入瞳上，在出瞳处的透射波场将明显偏离理想球面波，偏离程度由波像差决定。后续的章节将对此进行讨论。(www.xing528.com)
图3.2.1 成像系统的普遍模型
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