mönstret som produceras genom verkan av ett optiskt system på strålarna som emitteras av ett objekt och som återger konturerna och detaljerna i objektet. Den praktiska användningen av en optisk bild innebär ofta en förändring i omfattningen av objektets bilder och projektion på en yta (såsom en skärm, fotografisk film eller fotokatod). Grunden för den visuella uppfattningen av ett objekt är dess optiska bild, som projiceras på ögonhinnan.

maximal korrespondens mellan bilden och objektet uppnås när varje punkt i objektet representeras av en punkt. Med andra ord, efter alla brytningar och reflektioner i det optiska systemet, bör strålarna som emitteras av ljuskällan korsas vid en enda punkt. Detta är dock inte möjligt för varje plats för ett objekt med avseende på systemet. Till exempel, när det gäller system som har en symmetriaxel (en optisk axel), kan punktoptiska bilder endast produceras för de punkter som ligger i en liten vinkel mot axeln, i den så kallade paraxiala regionen. Placeringen av den optiska bilden av vilken punkt som helst i den paraxiala regionen kan hittas genom att tillämpa lagarna för geometrisk optik; kunskap om placeringen av systemets kardinalpunkter är tillräcklig för detta ändamål.

totaliteten av punkter vars optiska bild kan produceras med hjälp av ett optiskt system bildar ett objektutrymme, och totaliteten av punktbilderna för dessa punkter bildar bildutrymmet.

en åtskillnad görs mellan verkliga och virtuella optiska bilder. Verkliga bilder skapas av konvergerande strålar av strålar vid deras skärningspunkter. Den verkliga optiska bilden kan observeras genom att placera en skärm eller fotografisk film i skärningsplanet för strålarna. I andra fall avviker strålarna från ett optiskt system, men om de fortsätter mentalt i motsatt riktning kommer de att korsa varandra vid en enda punkt. Denna punkt kallas den virtuella bilden av ett punktobjekt; det motsvarar inte skärningspunkten mellan verkliga strålar, och därför kan en virtuell optisk bild inte produceras på en skärm eller spelas in på film. En virtuell optisk bild kan dock spela rollen som ett objekt med avseende på ett annat optiskt system (till exempel ögat eller en konvergerande lins), som omvandlar den till en riktig bild.

ett optiskt objekt är en uppsättning punkter upplysta av sitt eget eller reflekterade ljus. Om det sätt på vilket ett optiskt system representerar varje punkt är känt är det lätt att konstruera en bild av hela objektet.

de optiska bilderna av verkliga objekt i plana speglar är alltid virtuella (se Figur 1, a); i konkava speglar och konvergerande linser kan de vara antingen verkliga eller virtuella bilder, beroende på objektets avstånd från spegeln eller linsen (Figur 1, c och d). Konvexa speglar och divergerande linser producerar endast virtuella optiska bilder av verkliga objekt (Figur 1, b och e). Placeringen och dimensionerna för en optisk bild beror på egenskaperna hos det optiska systemet och på avståndet mellan det och objektet. Endast i fallet med en platt spegel är en optisk bild alltid lika stor som objektet.

om ett punktobjekt inte ligger i det paraxiella området, samlas strålarna som kommer ut ur det och passerar genom det optiska systemet inte vid en enda punkt utan skär snarare bildplanet vid olika punkter och bildar en avvikande plats; platsens storlek beror på platsen för punktobjektet och på systemets utformning. Endast plana speglar är nonaberrationella (idealiska) optiska system som producerar en punktbild av en punkt. Vid utformningen av optiska system korrigeras avvikelser-det vill säga ansträngningar görs för att säkerställa att spridningsavvikelser inte försämrar bilden i märkbar grad; emellertid är fullständig eliminering av avvikelser omöjlig.

det bör noteras att ovanstående är strikt giltigt endast inom ramen för geometrisk optik, som, även om det är ganska tillfredsställande i många fall, ändå bara är en ungefärlig metod för att beskriva fenomenen som uppträder i optiska system. Endast i geometrisk optik, där abstraktion från ljusets vågkaraktär används och i synnerhet inte fenomenen ljusdiffraktion beaktas, kan den optiska bilden av en ljuspunkt anses vara en punktbild. Mer detaljerad undersökning av mikrostrukturen hos en optisk bild, med hänsyn till ljusets vågkaraktär, visar att en punktbild, även i ett idealiskt (nonaberrationellt) system, är ett komplext diffraktionsmönster snarare än en punkt.

Figur 1. Bildning av optiska bilder: a) virtuell bild m ’av punkt M i en plan spegel, b) virtuell bild M’ av punkt M i en konvex sfärisk spegel, c) virtuell bild M ’av punkt M och verklig bild AB’ av punkt N i en konkav sfärisk spegel, d) verklig bild A ’ B ’och virtuell bild M’ av objekt AB och MN i en konvergerande lins, e) virtuell bild M ’ av objektet MN i en divergerande lins; (i) och (j) infallsvinklar för strålar, (i’) och (j’) reflektionsvinklar, (C) sfärcentra, (F) och (F’) foci för linser

ljusenergitäthetsfördelningen i bilden är viktig för utvärderingen av kvaliteten på en optisk bild, som har fått stor betydelse på grund av utvecklingen av fotografiska, TV-och andra metoder. En speciell egenskap—kontrast k = (Emax— Emin)/(Emax— Emin) där Emin och Emax är de minsta och största värdena för belysning av den optiska bilden av ett standardtestobjekt—används för detta ändamål. Ett rutnät vars ljusstyrka varierar sinusformigt med en frekvens R (antalet perioder av gallret per millimeter) används vanligtvis som ett sådant standardtestobjekt: k beror på R och rutnätets riktning. Funktionen k (R) kallas frekvenskontrastkarakteristiken. I ideala system k = 0 När R = 2a’ /\ eller mer, när A’ är systemets numeriska bländare i bildutrymmet och X är ljusets våglängd. Ju lägre k för en given R, desto sämre blir kvaliteten på den optiska bilden i det specifika systemet.