光學成像系統可以包含各種限制光線通過的光學孔徑。然而，并非所有這些孔都與系統的光學性能相關。此外，孔徑的效果也受其他光學元件來影響。此外，限制孔徑角的孔徑，其位置也會對離軸光線的處理有影響。

為了考慮所有這些方面，在幾何光學中發展了入瞳和出瞳的抽象概念，用于描述從系統外部看到的光學孔徑的效果。

我們首先考慮光束路徑中不同位置的孔徑對孔徑角的影響。假設成像系統聚焦在某個像面上，并且光線從物面的中心出射。圖1展示出了在不同位置的不同直徑的孔徑可以導致相同的孔徑角限制。然而，重要的是，對于從物面中的不同(離軸)位置發出的光線，它們的效果是不同的。因此，僅知道最大孔徑角是不夠的。

圖1:成像系統可以被不同位置 A1、A2和 A3處的光圈限制到相同的孔徑角。然而，對于來自物面中其他點的光，它們的效果會有所不同。

人們通過構造所謂的入瞳來解決這個問題，入瞳具有確定的直徑和軸向位置。在圖2中是相同的系統，但僅包含中間孔徑(A2，現在稱為 A)。該孔徑向左成像，即僅考慮其左側的光學元件。物方的光線反向延長，即可找到入瞳的邊緣——這會在第一甚至第二光學表面后成一個虛像。入瞳是從物方看到的孔徑的像。

圖2:系統中間孔徑的入瞳。

利用入瞳，不僅可以確定最大孔徑角，還可以正確地描述對從物面中的其他點射出的光線的限制。

對于其他光學元件前面的孔徑，例如圖1中的 A1，假設透鏡足夠大，不會帶來限制，則入瞳與該物理孔徑完全相同。如結構為圖1中的孔徑 A3，將再次導致不同的入瞳結果。事實上，這三種孔徑對系統的光學性能也有不同的影響。

對于有限尺寸的單個薄透鏡并且沒有附加孔徑的情況下，入瞳即是透鏡的通光部分。對于多透鏡系統，入瞳可以位于光學系統之前、之內或之后。

 例如，對于任何攝影物鏡，可以基于光學設計構建入瞳的位置和直徑。存在多個光圈的情況下，則考慮對光線限制最強的光圈。然后可以指定入瞳參數，而不是實際物理孔徑和其他光學元件的所有細節；僅用這些數據，就足以說明物方的光圈效果。

對于變焦鏡頭，入瞳通常取決于變焦設置。

攝影物鏡的光圈通常用F數來規定，F 數被定義為焦距和入瞳直徑的比值。

入瞳的軸向位置也與相機的透視中心相關。

對于物方遠心的物鏡，入瞳位于距物鏡無限遠的位置。入瞳為物的正投影，放大率與物距無關。

對于顯微鏡物鏡，入瞳和焦距與數值孔徑直接相關，這是常用的規格。

一些作者使用術語入瞳來表示實際上應該被稱為入瞳的直徑；注意，入瞳的軸向位置也是一個重要的參數。

以類似的方式，我們可以構建光學系統的出瞳，這次將相關孔徑成像到右側，即朝向像面。在我們的示例中(圖3)，同樣成一個虛像。當僅考慮孔徑之后的光學器件時，該圖像再次處于物理孔徑的共軛平面中。此外，可以看到入瞳和出瞳位于整個光學系統的共軛平面內。

圖3:如上系統的出瞳的構造。

根據系統設計，出瞳可能位于像面，其直徑等同于物理孔徑，或者作為虛像位于任何軸向位置。通常，它位于光學系統的后面。

望遠鏡和顯微鏡的目鏡通常設計成其出瞳與觀察眼睛的瞳孔重合。(注意，假定的天文望遠鏡的出瞳直徑要比顯微鏡的大得多，因為其觀察條件通常相對較暗，導致瞳孔變大。)如果出瞳更大，則眼睛不能利用所有的出射光，這會損失圖像亮度。(這種情況可能發生在望遠鏡中，例如，當使用放大率太低的目鏡時，即焦距太長時，或者當在白天使用夜視眼鏡時。)光學系統的出瞳較小也是不合適的，這導致無法利用眼睛的最大角分辨率。出瞳的軸向位置不處于觀察眼睛的瞳孔位置也是不理想的，因為我們觀察的不僅僅是中心視場的物體，而是觀察方向的一個視場范圍。出瞳和最后一個光學表面(或目鏡的幾何末端)之間的距離稱為眼適距；對于一些短焦距的目鏡來說，這個值可能很小。

出瞳的軸向位置在攝影中也起重要作用的，它離像面越近，在圖像傳感器最邊緣的入射角就越大。物鏡設計應該避免這種情況，甚至做到像方遠心，特別是對于具有微透鏡的圖像傳感器，這意味著探測器的接收角減小。