，レンズまたは鏡から像までの距離を
，
レンズまたは鏡の焦点距離を
とするとき，レンズまたは鏡から物体までの距離を，レンズまたは鏡から像までの距離を，
レンズまたは鏡の焦点距離を
とするとき，
という１つの結像公式で，
の符号を以下のようにとると，凸レンズ，凹レンズ，凹面鏡，凸面鏡のすべての場合が扱える。
焦点距離 凸レンズ，凹面鏡 凹レンズ，凸面鏡 物体までの距離 普通の物体や実像 虚物体 ※下記参照 像までの距離 実像 虚像
（補足） 凸レンズの透過光線を，レンズ面で折り返すと，同じ焦点距離の凹面鏡の反射光線になる。
同様に，凹レンズの透過光線を折り返すと，凸面鏡の反射光線になる。
そのため，凸レンズと凹面鏡の結像公式は同一，凹レンズと凸面鏡の結像公式も同一になる。
（蛇足）平面鏡は，焦点距離が無限大の鏡と考えることができる。
すると，結像公式で1/f=0 であるから，b=-a となり，平面鏡でもこの公式が成立している。
物体までの距離が負（
）の場合の「物体」は，虚物体や虚光源と呼ばれる。
光線逆進の原理から，物体と像を入れ替えた配置もあり得る。つまり，光線を逆進させると，物体と像とが入れ替わった状態になり，この配置も実際にあり得る。
では，凸レンズで物体の虚像を作る場合で，光線を逆進させるとどうなるだろうか？
上の右図ように，レンズの向こうで光線が集まるかのような入射光があることになる。
このように入射光がレンズの先で集まるような場合，そこに虚物体（虚光源）あるという。
虚物体が生じるのは，実際には右図のような場合に限られる。
すなわち，凸レンズや凹面鏡により実像ができるとき，光線が実像を作る前の位置に別なレンズや鏡を置いた場合である。
接近した組レンズの２枚目以降や，ガリレイ式望遠鏡の接眼レンズ（凹レンズ）などが虚物体を利用している例になる。
虚物体が与えられているとき，以下のように，基本光線を使って像の作図ができる。
凸レンズの場合
これは，虫眼鏡の状況において，光線を逆進させたことに対応する。
凹レンズの焦点の内側に虚物体があるとき
凸レンズの実像が結像する位置（＝虚物体の位置）の少し前に凹レンズを置くと，光線は広がる向きに曲がるので，実像はさらに先の位置にできる。
これを利用すると，凹レンズの焦点距離を，簡単な実験から求めることができる。
凹レンズの焦点の外側に虚物体があるとき
これが，ガリレイ式望遠鏡の接眼レンズの原理である。（そのときには，虚物体を倒立に描いた方がわかりやすいだろうが。）
対物レンズによる倒立実像を，虚物体とするように凹レンズの接眼レンズを置く。そのとき，虚物体が凹レンズの焦点の外側になるようにすると，図のような倒立虚像ができる。
対物レンズによる虚物体は倒立しているので，接眼レンズでもう一度倒立させると，２枚のレンズによる像は正立になる。
虚物体の位置は対物レンズの焦点付近であり，接眼レンズの焦点のすぐ外側だから，ガリレイ式望遠鏡の筒の長さは，おおよそ
対物レンズの焦点距離 − 接眼レンズの焦点距離
になる。倍率は，ケプラー式などと同様に，
対物レンズの焦点距離 ÷ 接眼レンズの焦点距離
になる。
