Le lenti e le superfici speculari (concave o convesse) hanno proprietà ottiche singolari. La combinazione di lenti e specchi è alla base dei principali tipi di telescopio entrati nell’uso a partire da Galileo. Ciascuno di essi ha prestazioni particolari. Il telescopio “galileiano” (lente obbiettiva convessa e lente oculare concava) produce immagini diritte, ma ha un campo visivo estremamente ridotto. Il cannocchiale progettato da Keplero (1571-1630), dotato di lenti obbiettiva e oculare entrambe convesse, ha un campo visivo più ampio, ma crea immagini capovolte. Quello messo a punto da Newton (1642-1727) utilizza come obbiettivo uno specchio concavo: il campo visivo è ampio, ma l’immagine è capovolta.

Il telescopio galileiano mostra l’immagine dritta. I raggi luminosi sono deviati dalla lente obbiettiva semiconvessa e, senza intersecarsi, tornano paralleli quando attraversano la lente oculare semiconcava.

Il telescopio kepleriano mostra l’immagine capovolta. I raggi sono deviati dalla lente obbiettiva biconvessa, si intersecano e tornano paralleli quando attraversano la lente oculare, anche questa biconvessa.

Il telescopio newtoniano mostra l’immagine capovolta. I raggi sono riflessi dallo specchio obbiettivo concavo e poi dallo specchio secondario piano, si intersecano e tornano paralleli quando attraversano la lente oculare biconvessa.