Construisons l'image d'un point de l'axe infiniment éloigné. Par définition, ce point est foyer principal image. Le point image qui se trouve à la même distance de l'axe que tous les points objets du rayon incident appartient, par définition, au plan principal image .

La distance focale image est la mesure algébrique du segment dont l'origine est au point principal image et l'extrémité au foyer image .

Pour un axe algébrique orienté positivement dans le sens de propagation de la lumière, le système centré est convergent si sa distance focale image est positive. Il est divergent dans le cas contraire.

Dans un système centré convergent, au delà du plan principal image , les rayons transmis (ou leur support) se rapprochent de l'axe et l'on a .

Dans un système centré divergent, au delà du plan principal image , les rayons transmis (ou leur support) s'éloignent de l'axe et l'on a .

Attention

Le plan principal image peut être avant ou après le dioptre de sortie.