几何光学成像系统中的核心光线：主光线与边缘光线

    在几何光学领域，光路图的绘制是分析成像系统的基础手段，而主光线与边缘光线作为系统的核心构成要素，不仅搭建起光学系统的基本框架，更对系统的光学性能与像差特性具有决定性影响，是理解成像原理的关键所在。

    主光线：光束的中心基准
    主光线（chiefray）的定义为：从物体上偏离光轴的某一点出发，且恰好通过光学系统孔径光阑中心的光线。其物理意义在于，它代表了从该物点发出的整个光束的中心轴线，是光束传播方向的基准。
    主光线的核心作用体现在系统光瞳特性的定义上：它直接决定了入瞳与出瞳的空间位置——入瞳作为系统接收光线的有效入口，出瞳作为光线射出系统的有效出口，二者的空间坐标均由主光线的传播路径所确立。同时，主光线还主导着系统视角与主光线角（CRA）的参数特性，其中视角决定了系统的视场范围，CRA则与成像面的匹配设计密切相关。在光学参数体系中，主光线对应变量y，是像差分析中的关键参数之一。

    边缘光线：光束的边界极限
    边缘光线（marginalray）的定义为：从物体光轴上的中心点出发，沿通过孔径光阑边缘的路径传播，最终在成像面上形成物方中心点像的光线。其物理意义在于，它表征了从物方中心点发出的光束的最边缘界限，定义了光束的空间传播范围。
    边缘光线的核心作用体现在系统通光能力的界定上：它决定了入瞳与出瞳的口径尺寸，而口径大小直接关联系统的进光量——进光量是影响成像亮度的核心指标，在摄影、显微、遥感等光学应用领域具有决定性意义。在光学参数体系中，边缘光线对应变量h，与主光线的y参数共同构成像差分析的基础变量。

    光线特性与像差的内在关联
    像差作为光学系统成像质量的主要评价指标，其形成与主光线、边缘光线的特性存在明确的函数关系：
    球差的数学表达式以h为单变量，即边缘光线的参数直接决定球差的大小；
    慧差、像散、场曲的表达式为h与y的双变量函数，受两条光线的共同影响；
    畸变的表达式以y为单变量，其特性主要由主光线决定。
    上述关联为像差数据的图表分析提供了明确的解读依据，使变量与像差的对应规律可被系统阐释。此外，光学系统的近轴分析模型中，通常忽略y参数而仅考虑h的影响；细光束分析模型中，则单独关注y参数而简化h的作用，这进一步印证了两条光线在不同光学分析场景中的核心地位。

    能量守恒中的参数对应
    拉赫不变量nuy=n’u’y’是描述光学系统能量守恒的基本公式，其中：
    物方孔径角u与像方孔径角u’由边缘光线的传播特性决定；
    物方尺寸y与像方尺寸y’由主光线的传播特性决定。

    该公式清晰揭示了主光线与边缘光线在物像能量传递中的对应关系，二者共同维系着光学系统的能量平衡。
    综上，主光线与边缘光线是几何光学成像系统的基础构成要素，深入理解其物理意义与作用机制，是解析光学系统工作原理、开展光学设计与像差校正的重要前提。