望遠鏡是一種利用透鏡或反射鏡以及其他光學器件觀測遙遠物體的光學儀器。利用通過透鏡的光線折射或光線被凹鏡反射使之進入小孔并會聚成像，再經過一個放大目鏡而被看到。又稱“千里鏡”。
開普勒望遠鏡是由兩組凸透鏡組成的。靠近眼睛的凸透鏡叫做目鏡，靠近被觀察物體的凸透鏡叫做物鏡。我們能不能看清一個物體，它對我們的眼睛所成“視角”的大小十分重要。望遠鏡的物鏡所成的像雖然比原來的物體小，但它離我們的眼睛很近，再加上目鏡的放大作用，視角就可以變得很大。
因為望遠鏡的目鏡相當于一個放大鏡，成正立放大的虛像，故光線進入物鏡后從一倍焦距內傳播進入目鏡。望遠鏡的物鏡相當于一個照相機，成倒立縮小的實像，因為進入光源的光線進入物鏡后拉近了距離，使視角變大，所以成放大的像。