近轴光学系统中物体近似的可以成完善像。
根据上图，单折射球面光路示意图，可知近轴光学系统时，-u，u‘，i，i’ ，h等都非常小。
满足h=lu=l’u‘；
根据三角形角度关系可知：
下面将开始推导第一个公式即著名的阿贝不变量公式 。
阿贝不变量表征球面对近轴光线的偏折能力。
由Snell折射定律开始 可推导出下式
则，可推导出下式
这就是 著名的阿贝不变量公式了。
接下来是第二个公式的推导
这个公式表征，近轴光线经折射球面前后时孔径角的关系。
这就是推导过程。
接下来开始第三个公式：
这个公式表征 近轴光线经折射球面成像时，物和像在光轴上的位置关系，即可表征 轴向放大率。
这就是推导过程。