光学系统通常由若干个光学元件按一定方式组合而成。图1.10为一光学瞄准镜的光学系统图。它由两组透镜（物镜和目镜）、一组棱镜、一个平面反射镜和一个分划板组成。
图1.10 光学瞄准镜的光学系统图
所有的光学元件都是由一定折射率的介质构成，这些介质的表面可以是平面、球面，也可以是非球面。如果组成光学系统的各个光学元件的表面曲率中心都在一条直线上，则该光学系统称为共轴光学系统，该直线称为光轴。
光学系统的主要作用之一是对物体成像。无论是发光的物体，还是被照明的物体，都可以看做是由无数多个发光点（物点）组成的，每个物点发射球面波，与之相对应的是一束以物点为中心的同心光束。如果该球面波经过光学系统之后仍为球面波，则对应的光束也为同心光束，那么称该同心光束的中心是物点经光学系统所成的完善像点，物体上每个点经光学系统后所成完善像点的集合就是该物体经光学系统后的完善像。通常，把物体所在的空间称为物空间，把像所在的空间称为像空间。物像空间的范围为（-∞, +∞）。
根据光的可逆性，如果将像点看做物，使光线沿反方向射入光学系统，则它一定将成像在原来的物点上。这样一对相应的点称为共轭点。同理，具有上述对应关系的一一对应的光线称为共轭光线，一一对应的平面称为共轭面，物空间和像空间一一对应。