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光学において、物体の像は、物体から発せられる光線の焦点の集合として定義されます。実像は、実際の収束光線によって形成される焦点の集合であり、虚像は、実際の発散光線の後方延長によって形成される焦点の集合です。虚像は、光学装置（レンズ、鏡、またはそれらの組み合わせ）から発せられる実際の光線を、実際の光線の発散の知覚的または見かけ上の起点まで遡って追跡することによって得られます。[ 1 ]言い換えれば、虚像点は、実際の光線が（実際にはではなく）発せられているように見える点であり、実像点は、実際の光線が収束する点です。
同様に定義される仮想オブジェクトという概念があります。実光線の前方延長がそのオブジェクトに向かって収束する場合、そのオブジェクトは仮想オブジェクトです。 [ 1 ]言い換えれば、仮想オブジェクト点とは、実光線が（実際には収束しないが）収束しているように見える点です（実オブジェクト点とは、実光線が発する点です）。これは、マルチレンズシステム[注1 ]や発散レンズの光線追跡で観察されます。発散レンズの場合、収束する実光線の前方延長は収束点に当たるため、その点は仮想オブジェクトです。
屈折レンズの場合、物体の実像はレンズの反対側に形成され、虚像は物体と同じ側に形成されます。反射鏡の場合、実像は物体と同じ側に形成され、虚像は鏡の反対側、つまり「後ろ」に形成されます。光学系の図では、実光線（実像を形成する光線）と対比させるために、虚光線は慣例的に点線で表されます。
光線は実際には見かけ上の位置に存在しないため、どの点においても実際に収束することはありません。したがって、仮想像をスクリーン上に投影するには、スクリーンを仮想像の位置に置く必要があります。一方、実像は、実在の位置に収束する光線によって形成されるため、スクリーン上に投影することができます。実像は拡散反射スクリーンに投影することで、人が画像を見ることができます（スクリーン上の画像は、人間の目で撮影される対象物として機能します）。[ 2 ]
