凸透鏡成像有甚麼特性呢？原來當物件及透鏡間的距離不同，影像的位置及性質都有所不同。凸透鏡成像的位置、大小、虛實及是否倒立，跟物件的位置有關。記得主焦點和光心之間的距離就是焦距 \(f\)；為了方便討論，我們會將主軸上距離凸透鏡 \(2f\) 的前後兩點，稱為 \(\text{2F}\) 和 \(\text{2F’}\)。下方各分頁中，物體位於主軸上的不同位置（\(\text{O}\) 點所在）。我們會在每種情況中，分別嘗試直接觀察像和用屏幕觀察像。請打開實驗影片、觀察像的特性；並細閱光線圖、了解物件在不同的位置時的像的特性：
當物體在無窮遠處，從物體上一點射來的光線會趨近平行。平行光線通過凸透鏡後，就會聚於一個位於主焦點並垂直於主軸的平面上，這個平面稱為焦平面。物體的像在焦平面處上形成；像位於透鏡另一邊的主焦點 \(\text{F}\)。與物體比較，像較物體小，即是縮小的。像上下倒轉了，即像是倒立的。由於來自物體的光線通過透鏡後確實射到 \(\text{I}\) 點上，物體的像能投射在屏幕上，因此這個像是實像。
當物體位於 \(\text{2F’}\) 以外，像位於透鏡另一邊 \(\text{F}\) 和 \(\text{2F}\) 之間。在光線圖中可以見到，像較物體小，像是縮小的。同物體比較，像上下倒轉了，是倒立的。最後，從 \(\text{O}\) 點發出通過透鏡後的光線確實射到 \(\text{I}\) 點上，因此，物體的像能投射在屏幕上，是一個實像。
當物體位於 \(\text{2F’}\)，像位於透鏡另一邊的 \(\text{2F}\)。從光線圖中可以見到，像的大小跟物體一樣，所以說像是等大的。另一方面，與物體比較，像是上下倒轉的，因此，我們會說像是倒立的。最後，從 \(\text{O}\) 點發出的光線通過透鏡後會聚於 \(\text{I}\) 點，因此，物體的像能投射在屏幕上，是一個實像。
當物體位於 \(\text{2F’}\) 和 \(\text{F’}\) 之間，像就位於透鏡另一邊的 \(\text{2F}\) 以外。從光線圖中可以見到，像較物體大、像是放大的。與物體比較，像是上下倒轉的，因此，像是倒立的。最後，從 \(\text{O}\) 點發出的光線通過透鏡後確實射到 \(\text{I}\) 點上，因此，物體的像能投射在屏幕上，是一個實像。
當物體在主焦點 \(\text{F’}\)，從 \(\text{O}\) 點發出的光線通過透鏡後變為平行，不能會聚於一點上，也不似是由一點發散出來。這情況非常特別，要用不同的觀點去分析像的性質。首先，我們可以把平行光線看成會會聚於無窮遠處，換句話說，只要把屏幕放在無窮遠，就能捕捉到像。所以我們可以說，倒立的實像於透鏡另一邊的無窮遠處形成。但另一方面，如果我們把眼睛貼近透鏡，接收通過透鏡後的平行光線，便會覺得光線是來自無窮遠處的一點。所以又可以說，正立的虛像在物體一邊的無窮遠處出現。總結而言，像在凸透鏡兩邊的無窮遠處形成，而像的虛實及是否倒立則視乎如何觀察像，不能單憑光線圖來確定。由於 \(\text{O}\) 點的像在無窮遠處，而物體底部的像也在主軸上的無窮遠處，可以想像到，無論在透鏡那一邊的像都是非常巨大，像是放大的。
當物體位於主焦點 \(\text{F’}\) 和光心 \(\text{C}\) 之間，即是在 \(\text{F’}\) 以內，從 \(\text{O}\) 點發出的光線通過透鏡後仿似是由物體後的 \(\text{I}\) 點射出來。因此，像與物體在透鏡的同一邊。 這時候，像是放大的。像沒有上下倒轉，是正立的。最後，由於通過透鏡後的光線並沒有確實地射到像的位置，像不能投射在屏幕上，因此這個像是虛像。
根據剛才的觀察，凸透鏡成像的特性可由下表總結（按首列按鈕切換圖片）：
| 物體位置 | 像的位置 | 像的大小 | 正立或倒立 | 實像或虛像 | 圖 |
|---|---|---|---|---|---|
| \(\text{F}\) | 縮小 | 倒立 | 實像 | ||
| \(\text{2F}\) 和 \(\text{F}\) 之間 | 縮小 | 倒立 | 實像 | ||
| \(\text{2F}\) | 等大 | 倒立 | 實像 | ||
| \(\text{2F}\) 以外 | 放大 | 倒立 | 實像 | ||
| 無窮遠 | 放大 | 不能確定 | 不能確定 | ||
| 與物體在透鏡的同一邊 | 放大 | 正立 | 虛像 |
