imagen

Una imagen es el punto o plano donde los rayos de luz, después de pasar a través de un sistema óptico, convergen para recrear la estructura de un objeto. En una cámara, microscopio, telescopio o proyector, los elementos ópticos (lentes, espejos o ambos) desvían los rayos de luz entrantes para que se enfoquen y formen una imagen utilizable en un sensor, película o pantalla de visualización. Sin esta convergencia, solo se tiene luz dispersa; con ella, se tiene información espacial que se puede capturar u observar.

Las imágenes se dividen en dos categorías principales: reales y virtuales. Una imagen real se forma donde los rayos de luz se encuentran realmente en el lado opuesto de la lente con respecto al objeto; puede proyectarse en una pantalla o capturarse en un sensor. Una imagen virtual ocurre cuando los rayos de luz parecen provenir de un punto pero en realidad nunca convergen allí; se ve al mirarse en un espejo o a través de una lupa. Las imágenes reales están invertidas; las imágenes virtuales están derechas. La distinción es importante porque determina si se puede grabar o mostrar la imagen directamente.

Calidad óptica y aberraciones

La nitidez y fidelidad de una imagen dependen de la precisión con la que el sistema óptico enfoca todos los rayos relevantes. Las aberraciones, como la aberración esférica (los rayos del borde se enfocan de manera diferente a los del centro), la aberración cromática (diferentes longitudes de onda se enfocan en diferentes puntos) y el coma (desenfoque fuera del eje), degradan la calidad de la imagen. Los fabricantes combaten esto mediante el diseño de lentes, la selección de materiales y el control de la apertura. El tamaño de la apertura también controla la profundidad de campo: una apertura más pequeña produce una zona más profunda de enfoque aceptable pero admite menos luz.

En los sistemas de imágenes digitales, la imagen se forma en una matriz fotosensible, típicamente un sensor CCD o CMOS, donde cada píxel muestrea la intensidad de la luz en su posición. La resolución de la imagen final está limitada por el número de píxeles del sensor, la longitud de onda de la luz y la capacidad del sistema óptico para separar detalles finos (la difracción y las aberraciones establecen límites estrictos). La magnificación, la distancia de trabajo y la apertura numérica son los parámetros que rigen en microscopía; la distancia focal y el número f rigen la fotografía y la proyección.

El término imagen también se aplica fuera del espectro visual: los sistemas de imágenes infrarrojas forman imágenes a partir de la radiación térmica, las imágenes de rayos X a partir de fotones de alta energía y las imágenes de ultrasonido a partir de ecos de ondas sonoras. En cada caso, el principio subyacente sigue siendo el mismo: un sistema óptico o acústico enfoca la información de un objeto en un patrón espacial recuperable que revela estructura y detalle.