Опти́ческое изображе́ние, возникает в результате прохождения через оптическую систему лучей, распространяющихся от объекта, и воспроизводит его контуры и детали. При практическом использовании часто меняют масштаб изображения предметов при проецировании на какую-либо поверхность (киноэкран, фотоплёнку, фотокатод и т. п.). Основой зрительного восприятия предмета является его оптическое изображение, спроецированное на сетчатку глаза.

Максимальное соответствие изображения объекту достигается, когда каждая его точка изображается точкой, т. е. когда после всех преломлений и отражений в оптической системе лучи, исходящие из какой-либо точки объекта, пересекаются в одной точке. В случае систем, обладающих осью симметрии (оптической осью), это возможно лишь для тех точек, которые находятся на небольшом удалении от оси, в т. н. параксиальной области. Положение оптического изображения любой точки из параксиальной области можно определить по законам геометрической оптики, зная расположение кардинальных точек оптической системы.

Оптические изображения разделяют на действительные и мнимые. Первые создаются сходящимися пучками лучей в точках их пересечения. Поместив в плоскости пересечения лучей экран или фотоплёнку, можно наблюдать на них действительное оптическое изображение. Если же лучи, выходящие из оптической системы, расходятся, но при их мысленном продолжении в противоположном направлении они пересекутся в одной точке, то эту точку называют мнимым изображением точки-объекта. Поскольку она не соответствует пересечению реальных лучей, мнимое оптическое изображение невозможно получить на экране или зафиксировать на фотоплёнке. Однако мнимое оптическое изображение может быть объектом по отношению к другой оптической системе (например, глазу или собирающей линзе), которая преобразует его в действительное. Оптический объект представляет собой совокупность светящихся собственным или отражённым светом точек. Зная, как оптическая система изображает каждую точку, легко графически построить и изображение объекта в целом.

Образование оптических изображений.Образование оптических изображений.Оптическое изображение действительных объектов в плоских зеркалах – всегда мнимые (см. рисунок а). Выпуклые зеркала и рассеивающие линзы дают только мнимые оптические изображения действительных объектов (см. рисунки б, д). Вогнутые зеркала и собирающие линзы могут давать как действительные, так и мнимые изображения в зависимости от положения объектов относительно фокуса зеркала или линзы (см. рисунки в, г). Положение и размеры оптического изображения зависят от характеристик оптической системы и расстояния между ней и объектом (см. Оптическое увеличение). Лишь в случае плоского зеpкала оптическое изображение по величине всегда равно размеру объекта.

Если точка-объект находится не в параксиальной области, то исходящие из неё и прошедшие через оптическую систему лучи не собираются в одну точку, а пересекают плоскость изображения в разных точках, образуя аберрационное пятно (см. Аберрации оптических систем), размеры которого зависят от положения точки-объекта и конструкции системы. Оптические изображения без аберраций дают только плоские зеркала. При конструировании оптических систем аберрации исправляют, т. е. добиваются того, чтобы аберрационные пятна рассеяния не ухудшали в заметной степени картину изображения; однако полное уничтожение аберраций невозможно.

Сказанное выше строго справедливо лишь в рамках геометрической оптики, не учитывающей волновых явлений, например дифракцию света. С учётом волновой природы света изображение точки даже в идеальной (безаберрационной) системе представляет собой не точку, а сложную дифракционную картину.

Для оценки качества оптического изображения используют особую характеристику – контраст ${K = (E_{макс} – E_{мин})/(E_{макс}+ E_{мин})}$, где ${E_{мин}}$ и ${E_{макс}}$ – наименьшее и наибольшее значения освещённости в оптическом изображении стандартного тест-объекта. Таким объектом обычно является решётка, яркость которой меняется по синусоидальному закону с пространственной частотой ${R}$ (число периодов решётки на 1 мм). Контраст ${K}$ зависит от ${R}$ и направления штрихов решётки. Функция ${K(R)}$ называется частотно-контрастной характеристикой. Чем меньше ${K}$ при заданной частоте ${R}$, тем хуже качество оптического изображения в данной системе.