az a minta, amelyet egy optikai rendszer hatására hoznak létre egy tárgy által kibocsátott sugarakon, és amely reprodukálja az objektum kontúrjait és részleteit. Az optikai kép gyakorlati alkalmazása gyakran magában foglalja az objektum képeinek méretét és a felületre (például képernyőre, fényképészeti filmre vagy fotokatódra) történő vetítést. Az objektum vizuális érzékelésének alapja az optikai kép,amelyet a szem retinájára vetítenek.

a kép maximális megfelelése az objektumhoz akkor érhető el, ha az objektum minden pontját egy pont képviseli. Más szavakkal, az optikai rendszer minden fénytörése és visszaverődése után a fényforrás által kibocsátott sugaraknak egyetlen ponton kell metszeniük. Ez azonban nem lehetséges az objektum minden helyén a rendszerhez képest. Például olyan rendszerek esetében, amelyeknek szimmetriatengelye van (optikai tengely), pont optikai képeket csak azokra a pontokra lehet előállítani, amelyek a tengelyhez képest kissé szögben fekszenek, az úgynevezett paraxiális régióban. A paraxiális régió bármely pontjának optikai képének elhelyezkedése megtalálható a geometriai optika törvényeinek alkalmazásával; ehhez elegendő a rendszer kardinális pontjainak helyének ismerete.

azon pontok összessége, amelyek optikai képe optikai rendszer segítségével előállítható, objektumteret alkot, ezen pontok pontképeinek összessége pedig képteret alkot.

különbséget teszünk valós és virtuális optikai képek között. A valódi képeket a sugarak konvergáló sugarai hozzák létre a metszéspontjukon. A valódi optikai kép megfigyelhető egy képernyő vagy fényképészeti film elhelyezésével a sugarak metszéspontjának síkjában. Más esetekben az optikai rendszerből kilépő sugarak eltérnek egymástól, de ha mentálisan az ellenkező irányba folytatják őket, akkor egyetlen ponton keresztezik egymást. Ezt a pontot egy pontobjektum virtuális képének nevezzük; nem felel meg a valós sugarak metszéspontjának, ezért virtuális optikai képet nem lehet képernyőn előállítani vagy filmre rögzíteni. A virtuális optikai kép azonban egy objektum szerepét játszhatja egy másik optikai rendszer (például a szem vagy a konvergáló lencse) tekintetében, amely valós képpé alakítja.

az optikai objektum a saját vagy visszavert fény által megvilágított pontok halmaza. Ha ismert az a mód, ahogyan egy optikai rendszer képviseli az egyes pontokat, akkor könnyű képet készíteni az egész objektumról.

a lapos tükrökben lévő valós tárgyak optikai képei mindig virtuálisak (lásd az 1. A ábrát); a homorú tükrök és konvergáló lencsék lehetnek valós vagy virtuális képek, attól függően, hogy a tárgyak milyen távolságra vannak a tükörtől vagy a lencsétől (1., c és d ábra). A konvex tükrök és az eltérő lencsék csak virtuális optikai képeket készítenek valós tárgyakról (1., b és e ábra). Az optikai kép elhelyezkedése és méretei az optikai rendszer jellemzőitől, valamint a tárgy és az objektum közötti távolságtól függenek. Csak lapos tükör esetén az optikai kép mindig azonos méretű az objektummal.

Ha egy pontobjektum nem fekszik a paraxiális régióban, akkor a belőle kilépő és az optikai rendszeren áthaladó sugarak nem egyetlen ponton gyűlnek össze, hanem különböző pontokon keresztezik a képsíkot, aberrációs foltot képezve; a folt mérete a pontobjektum helyétől és a rendszer kialakításától függ. Csak a lapos tükrök nonaberrational (ideális) optikai rendszerek, amelyek egy pont pontképét állítják elő. Az optikai rendszerek tervezésénél az aberrációkat korrigálják-Vagyis erőfeszítéseket tesznek annak biztosítására, hogy a szórási aberrációk ne rontsák észrevehető mértékben a képet; az aberrációk teljes kiküszöbölése azonban lehetetlen.

meg kell jegyezni, hogy a fentiek szigorúan csak a geometriai optika keretein belül érvényesek, amely bár sok esetben meglehetősen kielégítő, mégis csak hozzávetőleges módszer az optikai rendszerekben előforduló jelenségek leírására. Csak a geometriai optikában, ahol a fény hullám természetéből való absztrakciót használják, és különösen a fénydiffrakció jelenségeit nem veszik figyelembe, a fénypont optikai képe pontképnek tekinthető. Az optikai kép mikrostruktúrájának részletesebb vizsgálata, figyelembe véve a fény hullám jellegét, azt mutatja, hogy egy pontkép, még egy ideális (nonaberrational) rendszerben is, összetett diffrakciós minta, nem pedig pont.

1.ábra. Optikai képek kialakítása: a) az M pont m’ virtuális képe lapos tükörben, b) az M pont m’ virtuális képe konvex gömb alakú tükörben, c) az M pont m’ virtuális képe és az N pont AB’ valós képe konkáv gömb alakú tükörben, d) az AB és MN objektumok valós képe és M’ N’ virtuális képe konvergáló lencsében, e) az mn objektum M’ N ‘ virtuális képe egy divergáló lencsében; (i) és (j) sugarak beesési szögei, (i’) és (j’) visszaverődési szögek, (C) gömbök központjai, (F) és (F’) lencsék fókuszai

a kép fényenergia-sűrűség-eloszlása jelentős az optikai kép minőségének értékeléséhez, amely nagy jelentőséget kapott a fényképészeti, televíziós és egyéb módszerek fejlesztése miatt. Erre a célra egy speciális jellemzőt—a K = (Emax— Emin)/(Emax— Emin) kontrasztot használunk, ahol az Emin és az Emax a standard vizsgálati objektum optikai képének legkisebb és legnagyobb megvilágítási értéke. Egy rács, amelynek fényereje szinuszosan változik egy frekvenciával R (a rács periódusainak száma milliméterenként) általában ilyen standard tesztobjektumként használják: k függ R és a rácsvonalak iránya. A K(R) függvényt frekvencia-kontraszt karakterisztikának nevezzük. Ideális rendszerekben k = 0, ha R = 2A’ /\ vagy több, amikor A ‘ A rendszer numerikus apertúrája a képtérben, X pedig a fény hullámhossza. Minél alacsonyabb a K egy adott R esetében, annál rosszabb lesz az optikai kép minősége az adott rendszerben.