Le hice una pequeña mejora el codigo para no utilizar variables de sesion (ya que no son necesarias).
mostrarimagen.php
Código PHP:
$id=$_GET['id'];
echo "<img src='modelo/imagen.php?CO_ARCHIVO=$id' alt='Original'>";
busqueda.php
Código PHP:
<a href='mostrarimagen.php?id=$conteo' target='blank'>
$conteo contiene el id de la imagen.
Aun asi, no me gusta que tenga que usar otro archivo para poder mostrar la imagen en una ventana a parte.