在理想情况下，轴上点和轴外点的光束都受孔径光阑的限制，有基本相同的光束孔径角，如果视场不太大，整个视场的像面照度基本均匀。物点的成像光束是一个以物点为顶点，以入射光瞳为底的空间光锥。此光束经过光学系统以后，其结构会发生变化，对于轴对称光学系统（绝大多数系统属这一类），轴上点光束总具有对称性质，但轴外点光束经系统后失去对称。已知两对共轭面位置及放大率，或已知一对共轭面位置及放大率，加上光轴上的两对共轭点，可以确定理想光学系统的成像。

入射和出射同心光束的交点分别称为物点和像点。首先由德国科学家C.高斯在1841年的著作中阐明。实际上不存在真正的理想光学系统。共轴球面系统在近轴条件下可近似满足理想光学系统的要求。由于光学系统的轴对称性，轴上点光束无需区分子午光束与弧矢光束，轴外点光束则一定是对子午平面对称的。主光线就是子午平面与弧矢平面的交线。由于主光线要经系统各个表面的折射、反射而改变其方向，所以，弧矢平面也逐面发生变化而不是一个统一的平面。

理想光学系统具有下述性质：①交于物点的所有光线经光学系统后，出射光线均交于像点。反之亦然。这一对物像可互换的点称为共轭点。②物方的每条直线对应像方的一条直线称共轭线；相对应的面称共轭面。一个光学系统除了要考虑高斯光学的有关问题，诸如物像共轭位置、放大率、转像和转折光路等以外，还需考虑成像范围的大小、成像光束孔径角的大小、成像波段的宽窄以及像的清晰度和照度等一系列问题。这样的光孔称为光阑：前者称孔径光阑或有效光阑；后者称视场光阑。任何光学系统必定存在这样二个光阑。