开普勒望远镜的光路原理主要依赖于两个凸透镜的配合工作。物镜的作用相当于一个投影仪，它将远处的物体成像为一个倒立的实像，这个实像正好落在目镜的焦点附近。随后，目镜则扮演放大镜的角色，将这个实像进一步放大，最终让人眼观察到放大的虚像。
开普勒望远镜的光路图和原理是什么？
另一种正像方案是透镜正像系统，它通过一组复杂的透镜来将图像倒转，虽然成本较高，但像俄罗斯20×50三节伸缩古典型单筒望远镜就采用了这种设计精良的系统。此外，因为中间有实像存在，开普勒结构也方便安装分划板，这使得它在军用望远镜和小型天文望远镜等专业级设备中成为首选。
开普勒式望远镜属于折射式望远镜的一种，其核心构造非常独特，物镜和目镜均采用的是凸透镜形式。这种设计由德国科学家开普勒在1611年发明，虽然成的像是上下左右颠倒的，但它的视场可以设计得比较大，因此在专业的天文观测领域有着广泛的应用。
由于开普勒式望远镜成的像是倒立的，为了在实际使用中获得正立的像，许多采用这种设计的望远镜会在光路中增加转像系统。比如常见的双筒望远镜，它们通常采用双直角棱镜正像系统，这不仅校正了图像的方向，还通过折叠光轴大大减小了望远镜的体积和重量。