上图为开普勒望远镜原理光路图。从天体射来的平行光线，经物镜后，在焦点以外距焦点很近处成一倒立缩小实像a′b′。目镜的前焦点和物镜的焦点是重合的，所以实像a′b′位于目镜和它的焦点之间距焦点很近的地方，目镜以a′b′为物形成放大的虚像ab。当我们对着目镜观察时，进入眼睛的光线就好像是从ab射来的。显然，图中ab的视角β远大于直接用眼睛观察天体的视角a，所以，从望远镜中看到的天体使人觉得离自己近看得更清楚。
下图为伽利略望远镜原理光路图。作为目镜的凸透镜改为凹透镜，从而使人眼睛接收到一个正立的虚像。伽利略望远镜是一种古老的观剧望远镜。
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