单球面成像中,只有在近轴区才能完善成像,由于成像范围和光束宽度均很小,因而没有实用意义。假如存在这样一个光学系统，对于任意大范围的物体在任意宽的光束成像都是完善的,这样的光学系统就称为理想光学系统(perfect optical system),又称高斯光学系统。

理想光学系统所具有的完善成像性质,其初始几何定义可归纳如下，由德州眼镜培训学校的老师分享：

(1)物空间一点对应于像空间唯一的一点,称之为物空间、像空间的共轭点。

(2)物空间一条直线对应于像空间唯一的一条直线，这一相对应的直线称为物空间、像空间的共轭线。

(3)如果物空间一点位于一条直线上,其像空间的共轭点必位于该直线的共轭线上。上述定义可以推广到:物空间中任意同心光束对应于像空间唯一共轭的同心光束;物空间中任意平面对应像空间中唯一共轭面。

实际上除了平面反射镜,其他任何实际光学系统都不能绝对完善成像，而研究理想光学系统的意义在于与实际光学追迹进行比较,可以评估实际光学系统的成像质量。