关于目镜成像为虚像的原因，主要涉及到人眼观察的便利性以及仪器结构的限制。物镜先产生一个倒立放大的实像，这个实像落在目镜的焦点以内。此时目镜相当于一个放大镜，将物镜形成的实像再次放大。因为人眼直接看实像需要屏幕承接，而显微镜没有屏幕，所以目镜必须形成一个正立、放大的虚像，这样光线进入眼睛后，人眼才能顺着光线方向看到那个被放大了的像。
目镜为什么成虚像
从最终的成像效果来看，经过物镜的倒立放大实像和目镜的正立放大虚像处理后，整体呈现的是一个倒立、放大的虚像。这种虚像之所以能被看清，是因为它极大地增加了视角，使得微小物体在视网膜上成的像变大。如果目镜成的是实像，不仅无法直接用人眼舒适观察，而且会在镜筒内部形成复杂的成像光路，导致显微镜整体结构变得极其庞大且不实用，所以成虚像是为了适应便携结构和视觉效果的最佳平衡。
光学显微镜的设计原理是基于凸透镜成像规律，整个观察过程实际上经历了两次放大过程。第一次由物镜完成，形成一个倒立且放大的实像。如果这个中间像继续被目镜折射形成实像，由于显微镜镜筒的物理尺寸限制，横截面积太小，根本无法容纳下最终的实像位置，因此必须形成虚像才能在有限空间内被观察。