光轴（英語：optical axis）是光學系統（如照相机镜头、显微镜、望远镜、眼球屈光系统）中一條假想的線，定義（在一次近似下）光學系統如何傳導光線，此假想线是具有一定旋转对称性（英语：Rotational symmetry）^[1][2]的直线。光線若和光轴重合，在光學系統中光將沿光轴傳遞。

若此光學系統“完全”旋轉對稱（相機鏡頭、顯微鏡），光轴就是光學系統的旋轉中心。若光學系統是由簡單的透鏡和反射鏡組成，光轴會通過各鏡面的曲率中心（如焦點），與旋轉對稱軸重合。光轴一般會和系統的機械中心重合，但也有例外，例如離軸光學系統。

若光線和光轴角度很小，而光線接近光學系統的軸，可以用幾何光學中的近軸近似來處理，可以簡化數學的運算。

在光纖中，光轴會和纤维芯（英语：fiber core）重合，也稱為光纖軸。

• 光線
• 基本點
• 天線瞄準線（英语：Antenna boresight）
• 晶体光轴

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