kuvanmuodostus

Kuvanmuodostus on prosessi, jossa optinen järjestelmä tai silmä muodostaa kuvan esineestä. Kuva voi olla todellinen, jolloin se voidaan havaita suoraan kuvapinnalla tai vastaanottimella, tai virtuaalinen, jota nähdään vain katsomalla esimerkiksi linssin tai peilin kautta. Kuvaus riippuu esineen etäisyydestä suhteessa optisen järjestelmän polttovälisiin ominaisuuksiin sekä linssien tai peilien muodosta.

Geometrinen optiikka kuvaa kuvanmuodostuksen pääpiirteet linssien ja peilien avulla. Ohuen linssin tapauksessa voidaan käyttää thin-lens- yhtälöä 1/f = 1/do + 1/di, jossa f on polttoväli, do esineen etäisyys linssistä ja di kuvan etäisyys linssistä. Suhde magnituda m = - di/do kertoo kuvan koon ja suunnan. Do > f tuottaa todellisen, käänteisen kuvan di > 0. Do = f tuottaa kuvan, joka muodostuu loputtomiin. Do < f tuottaa virtuaalisen, oikeakohteisen kuvan di < 0. Eri järjestelmissä voidaan käyttää sekä linssien että peilien yhteensopivia malleja, kuten koaksiallisia tai kaksoispeilejä.

Ihmisen silmä muodostaa kuvan verkkokalvolle: sarveiskalvo ja linssi muodostavat kuvan, jonka tarkennus tapahtuu akkommodaation avulla muuttamalla linssin polttoväliä. Kuvan tulkinta syntyy näköaistin soluissa, ja havainnointia voidaan säätää silmän kyvyn mukaan.

Kuvanmuodostus on keskeistä monissa sovelluksissa, kuten valokuvauksessa, kameroissa, teleskopeissa ja mikroskoopeissa sekä lääketieteellisessä kuvantamisessa. Laadun rajoitteisiin vaikuttavat linssien aberratiot ja diffraktio, jotka asettavat käytännön rajoituksia resoluution ja kontrastin osalta.