这种望远镜最早是德国科学家开普勒在1611年发明的。因为它是两个凸透镜组成的，中间会形成一个实像，这让它非常适合安装分划板，所以现在很多专业级设备都用它。
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另一种是透镜正像系统，虽然成本比较高且结构复杂，但能设计得很精良。像俄罗斯产的20x50三节伸缩式单筒望远镜，用的就是这种设计，适合追求极致便携的用户。
常见的正像系统有棱镜和透镜两种。比如那种前宽后窄的双筒望远镜，用的就是双直角棱镜系统，它能把光轴折叠，让望远镜变得又小又轻，方便携带。
军用望远镜和小型天文望远镜这类专业设备，大多采用开普勒式结构，因为它性能优良。不过由于它成的像是倒立的，所以必须在光路中增加一个正像系统来修正图像。
简单来说，开普勒式望远镜看到的像是虚像，物镜起到了投影仪的作用，而目镜则充当放大镜，两者配合就能把远处的物体放大看清楚，非常适合户外观察使用。
对于小型高倍望远镜，开普勒式折射望远镜是个不错的选择。它的物镜和目镜都是凸透镜，虽然成像上下左右颠倒，但视场可以做得很大，很适合需要观察较大范围场景的情况。