Lý thuyết cơ bản của các hệ quang học dẫn tới một định lý: Các tia ánh sáng vắtbắt nguồn từ ''điểm vật thể'' bất kỳ sẽ họihội tụ lại thành ''điểm ảnh''; và vì thế ''không gian vật thể'' sẽ được tái tạo thành ''không gian ảnh''. Việc đưa vào sử dụng các thuật ngữ bổ trợ đơn giản bởi [[Carl Friedrich Gauss|C. F. Gauss]] (trong ''Dioptrische Untersuchungen'', Göttingen, [[1841]]), có tên gọi là [[tiêu cự]] và [[mặt phẳng tiêu]], cho phép xác định hình ảnh của vật thể bất kỳ đối với một hệ quang học bất kỳ (xem thêm [[thấu kính]]). Tuy nhiên, lý thuyết của Gauss chỉ đúng khi các góc tạo ra bởi tất cả các tia tới với trục quang học (trục đối xứng của hệ) là rất nhỏ, nghĩa là với các vật thể, hình ảnh hay thấu kính rất nhỏ; trong thực tế các điều kiện này là phi thực tiễn, và các hình ảnh được tạo ra bởi các hệ thiết bị quang học không điều chỉnh nói chung là không rõ nét và thông thường hay bị nhòe, nếu góc mở hay trường quan sát vượt quá một giới hạn nào đó.
